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    我国科学家发现地球上最早的大型多细胞生物化石

    日期 2016-05-27   来源:地球科学部   作者:顾松竹 姚玉鹏  【 】   【打印】   【关闭

      近日,天津地质矿产研究所、中国地质大学(武汉)、中国科学院南京地质古生物研究所等单位的科学家合作在Nature Communication上发表题为“Decimetre-scale muticelluar eukaryotes from the 1.56-billion-year-old GaoyuzhuangForamtion in North China”(《产自华北高于庄组15.6亿年前的分米级多细胞真核生物》)的研究论文,首次报道了生存时代距今15.6亿年、个体长达30 厘米以上的大型多细胞生物化石群,将地球上大型多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年,是地球早期生命演化研究领域中一项重大科学发现。论文的第一作者为天津地质矿产研究所朱士兴研究员,通讯作者为中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员。论文链接:http://www.nature.com/ncomms/2016/160506/ncomms11500/full/ncomms11500.html。该项研究得到了国家自然科学基金(项目号:41272015)的资助。

      此大型多细胞化石群发现于河北迁西县和宽城县境内,地处燕山山脉南麓。该地区大面积出露距今15亿年前后的“中元古代”沉积岩石地层,是国内外研究该时期地球演化奥秘的经典地区之一。该化石群最早由朱士兴研究员及其同事发现,含化石的地层名为“高于庄组”,因而可将该化石群命名为“高于庄化石群”。化石以灰褐色的有机碳质膜的形式保存在岩石中。发现的化石包括带状、舌状、楔形和长卵形等多种形态类型。其中一种最大的舌形化石长达28.6厘米,宽度近8 厘米;另一种带状化石长度达30 厘米以上,宽度达4.5厘米;部分标本可见明显固着器官。同时,在含大化石群的岩石中,还发现了保存精美的生物多细胞组织碎片。在综合分析化石形态、多细胞组织结构等生物学特征,并与现代海洋带状藻类生物进行比较之后,研究者认为这些化石是一类形态各异的多细胞藻类生物,它们也许可以进行光合作用,固着生活在距今15.6亿前的浅海中。

      这一发现对早期地球环境演化与生命过程的研究具有重要价值。

      自大约40亿年前生命在地球上出现以来,其后约30多亿年的演化过程被认为非常缓慢。很多学者认为,直到距今6亿年前,生物都一直以肉眼不可见的微型、简单的微生物形式存在。最古老的肉眼可辨的生物化石是一种生活在距今18—14亿年前海洋中的丝状体化石,称为“卷曲藻”(Grypania),丝状体的直径小于 2 mm,科学家不太清楚它们具体是什么生物。而此前发现最古老的、大小可与高于庄化石群相比的大型多细胞生物化石产自距今6亿年前后的埃迪卡拉纪地层中。虽然与6亿年前的“埃迪卡拉纪”多细胞生物化石相比较,15.6亿年前的“高于庄化石群”的形态多样性和复杂性要小许多,但高于庄化石群的发现将地球上大型复杂多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年,彻底颠覆了以往的认识。

      最近的研究表明,距今18—8亿年前,地球的表层岩石圈、大气圈、水圈和生物圈一直维持在一个近乎不变的“稳定”状态,因而这个长达10亿年的地球时期被学术界称之为“枯燥的10亿年”(Boring Billion),或者“地球的中世纪”(Earth’s Middle Age)。高于庄化石群的发现说明,所谓的“枯燥的10亿年”中,地球可能并不枯燥,当时的海洋生物出现了高可达30 厘米、宽可达8厘米的、类型多样的多细胞藻类生物。而且据此可进一步推测,与这种生物的演化水平紧密相关的地球环境也应该发生了明显的改变。“高于庄化石群”的发现不仅改变了以前关于地球生命早期演化的既有认识,也为探索距今18—8亿年前地球系统演化的奥秘提供了新的角度。

    发现于燕山山脉的大型碳质膜化石(中元古代,距今15.6亿年)(朱茂炎提供照片)

    发现于燕山山脉的大型碳质膜化石(中元古代,距今15.6亿年)(朱茂炎提供照片)

    与大型碳质膜化石共生的、保存精美多细胞结构的生物碎片化石(中元古代,距今15.6亿年)

    (朱茂炎提供照片)




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