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寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果

寒武紀(jì)


寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果


寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中的古球蛋（顯微CT數(shù)據(jù)）

寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果


古球蛋化石厚囊包及其顯微結(jié)構(gòu)

寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果


古球蛋藝術(shù)重建（A）以及現(xiàn)代水生無脊椎動物休眠卵囊包顯微結(jié)構(gòu)（B-G）

寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果


古球蛋表面裝飾（A-D）、直徑（E）以及各種化石和現(xiàn)代動物休眠胚胎直徑統(tǒng)計（F）
（）據(jù)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：近日 ， 中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員殷宗軍等人在國際著名地學(xué)雜志《地質(zhì)學(xué)》（Geology）上發(fā)表了關(guān)于寒武紀(jì)早期寬川鋪生物群中疑難化石“古球蛋”的最新研究成果 。
本次研究采用高分辨率顯微CT技術(shù)首次重構(gòu)了寒武紀(jì)早期磷酸鹽化疑難化石古球蛋的三維結(jié)構(gòu)，證明古球蛋化石是后生動物的滯育胚胎（休眠卵） 。該研究不僅厘定了古球蛋化石的生物學(xué)屬性，更重要的是為研究早期動物發(fā)育機(jī)制的起源和演化、寒武紀(jì)早期淺海海洋環(huán)境氧化程度，以及評估埃迪卡拉紀(jì)-寒武紀(jì)轉(zhuǎn)折期疑源類化石的生物學(xué)屬性帶來了新的啟示 。
古球蛋化石是寒武紀(jì)早期全球廣布的一種磷酸鹽化微體球形疑源類，在我國揚(yáng)子板塊寒武系底部寬川鋪組大量出現(xiàn) 。自1977年首次報道以來其生物學(xué)屬性一直不明 。雖然有學(xué)者猜測它們可能是早期后生動物的卵，但缺乏可靠的證據(jù)做支撐 。
殷宗軍等人采用南京古生物所高分辨率顯微CT掃描并重建了古球蛋化石的三維立體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)古球蛋具有實心的瘤狀表面裝飾、巨厚的多孔狀囊包以及囊包包被的處于不同分裂階段的細(xì)胞團(tuán) 。內(nèi)部細(xì)胞團(tuán)在分裂過程中遵循不增長分裂模式，即生物個體的總體積在細(xì)胞分裂過程中無明顯變化 ， 而隨著細(xì)胞分裂的進(jìn)行，細(xì)胞數(shù)量越來越多但單個細(xì)胞體積越來越小 。以上這些生物學(xué)特征和現(xiàn)代水生無脊椎動物比如鰓足類、輪蟲等的休眠卵非常一致，表明古球蛋化石很可能是寒武紀(jì)早期動物的滯育/休眠胚胎 。
該發(fā)現(xiàn)證明了古球蛋化石作為后生動物休眠胚胎的生物學(xué)屬性，為研究動物早期發(fā)育方式提供了新的材料，佐證了動物胚胎休眠機(jī)制的古老起源 。埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組滯育胚胎在埃迪卡拉紀(jì)末期消失，但動物的這種特殊的發(fā)育機(jī)制并未消失，且延續(xù)至今 。
現(xiàn)代水生動物通過發(fā)育休眠卵來渡過諸如水體缺氧等不利于繁殖的惡劣環(huán)境 。古球蛋在寒武紀(jì)早期全球廣布也暗示當(dāng)時海洋（淺海）水體的氧化程度遠(yuǎn)未達(dá)到正常水平 。該發(fā)現(xiàn)為人們重新評估寒武紀(jì)早期廣泛分布的疑源類化石的生物學(xué)屬性也帶來了啟示 。
論文信息：Zongjun Yin, Duoduo Zhao, Bing Pan, Fangchen Zhao, Han Zeng, Guoxiang Li, David J. Bottjer, and Maoyan Zhu. Early Cambrian animal diapause embryos revealed by X-ray tomography. Geology, 2018
相關(guān)報道：中國科學(xué)家揭示寒武紀(jì)疑難化石“古球蛋”生物學(xué)屬性
（）據(jù)中新網(wǎng)南京3月8日電（楊顏慈）：采訪人員8日從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，通過高分辨率顯微CT技術(shù) ， 該所副研究員殷宗軍博士等重構(gòu)了寒武紀(jì)早期磷酸鹽化疑難化石——古球蛋的三維結(jié)構(gòu)，在全球范圍首次證明古球蛋化石是后生動物的滯育胚胎(休眠卵) 。
近日 ， 這一關(guān)于古球蛋的最新研究成果發(fā)表在國際著名地質(zhì)學(xué)雜志Geology上 。
專家介紹，古球蛋可以簡單理解為遠(yuǎn)古動物的休眠卵 。由于當(dāng)時環(huán)境不佳，普通卵無法順利孵化，于是不少動物會選擇用厚囊包將自己包裹起來，進(jìn)入休眠狀態(tài) ， 等到環(huán)境適宜再進(jìn)行孵化 。很多現(xiàn)代水生無脊椎動物都有這樣的生存策略 。
在漫長的地質(zhì)學(xué)研究中，古球蛋作為寒武紀(jì)疑難化石 ， 其生物學(xué)屬性成為學(xué)界亟待攻破的課題 。
殷宗軍告訴采訪人員，古球蛋化石是寒武紀(jì)早期全球廣布的一種磷酸鹽化微體球形疑源類，在中國揚(yáng)子板塊寒武系底部寬川鋪組大量出現(xiàn) 。自1977年首次報道以來，其生物學(xué)屬性一直不明 。雖然有學(xué)者猜測它們可能是早期后生動物的卵 ， 但缺乏可靠的證據(jù)做支撐 。
在本次研究中，殷宗軍等人采用高分辨率顯微CT，掃描并重建了古球蛋化石的三維立體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)古球蛋具有實心的瘤狀表面裝飾、巨厚的多孔狀囊包以及處于不同分裂階段的細(xì)胞團(tuán) 。
據(jù)殷宗軍介紹，古球蛋內(nèi)部細(xì)胞團(tuán)在分裂過程中遵循不增長分裂模式，即生物個體的總體積在細(xì)胞分裂過程中無明顯變化 。而隨著細(xì)胞分裂的進(jìn)行，細(xì)胞數(shù)量越來越多但單個細(xì)胞體積越來越小 。以上這些生物學(xué)特征和現(xiàn)代水生無脊椎動物的休眠卵非常一致，表明古球蛋化石很可能是寒武紀(jì)早期動物的滯育/休眠胚胎 。
該發(fā)現(xiàn)不僅厘定了古球蛋化石的生物學(xué)屬性，證明其的確是后生動物的休眠胚胎 ， 為研究動物早期發(fā)育方式提供了新的材料，佐證了動物胚胎休眠機(jī)制的古老起源 。此外，該發(fā)現(xiàn)還有重要的生態(tài)學(xué)意義 。