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貴州甕安陡山沱組動物胚胎狀化石細胞分化研究取得重要進展
2014-09-25 | 编辑: | 【

  産自我國貴州埃迪卡拉系陡山沱組磷塊岩中約6億年前的甕安生物群是研究多細胞真核生物早期演化的一個重要窗口,其化石以磷酸鹽化的形式保存了精美的細胞結構。1998年,有兩篇獨立完成的有關甕安生物群的文章同時在英國《自然》(Nature)和美國《科學》(Science)雜志上發表,其中《自然》文章將甕安生物群中的一類以等體積細胞分裂(細胞數以2n的級數增加,細胞總體積不變,單個細胞體積呈指數遞減)爲特征的球狀化石解釋成動物胚胎化石。自此以後,它們一直受到演化生物學家和古生物學家的高度關注,如果這些動物胚胎化石證據確鑿,那麽它們不僅爲我們提供了最古老動物化石證據,也爲揭示早期動物起源模式提供了新思路。 

  通過酸蝕法從灰色磷塊岩中得到的三維保存化石是以往研究中的主要材料來源,雖然這些胚胎狀化石保存精美,但結構簡單,因此,有關它們的親緣關系一直爭議不斷,如屬于何種動物的胚胎?屬于動物還是藻類?甚至于有學者認爲它們屬于原生動物,中生粘菌蟲(mesomycetozoean),或硫細菌。 

  近日,新11选5早期生命研究團隊的博士研究生陳雷和龐科,在導師袁訓來研究員、周傳明研究員等的指導下,另辟蹊徑,選取了以前容易被人們忽視的黑色矽質磷塊岩,磨制岩石薄片進行鏡下觀察。此種傳統的研究方法雖然得到的是二維平面保存的化石,但是卻能保存更精美的細節。 

  研究人員通過近千余片薄片觀察,發現了數百余枚保存了內部微細結構的動物胚胎狀化石。這些化石內部不僅具有以前報道的內部細胞分裂特征,內部細胞從1個至2n的球體都有發現,而且更重要的是,發現了以前從未見過的內部細胞具有分化的特點。從薄片中可以觀察到,這些球狀化石內部細胞分裂到數百個之後,出現了營養細胞和繁殖細胞的分化,並且繁殖細胞包裹在一個囊殼內,一直進行細胞分裂和生長,細胞數達到了數百數千個。這一特點顯示了,以前文獻中解釋成節肢動物、腔腸動物、軟體動物和海綿動物等冠群動物(crown group)的胚胎,以及團藻、中生粘菌蟲、原生動物和硫細菌的說法都值得懷疑。從現在新發現的材料可以做出推斷的是:它們確切地屬于有細胞分化的多細胞真核生物,有可能是某種基幹類群(stem group)動物,或者某種多細胞真核藻類。關于這類化石的研究還遠未停止,未來的研究需要更多的證據才能做出更爲明確的解釋。 

  本项研究由科技部重大基础研究计划、国家自然科学基金委员会和中國科學院联合资助。相关成果于2014925日在線發表在英國《自然》雜志上。     

  論文信息:Lei Chen, Shuhai Xiao*, Ke Pang, Chuanming Zhou & Xunlai Yuan*. 2014. Cell differentiation and germ-soma separation in Ediacaran animal embryo-like fossils. http://dx.doi.org/10.1038/nature13766 

貴州甕安陡山沱組動物胚胎狀化石細胞分化研究取得重要進展

图 1 胚胎化石(Megasphaera)的早期发育阶段。(a) 单个细胞期;(b) Parapandorina期; (c–h) Megaclonophycus期。

图 2 包含细胞分裂结构的Megaclonophycus状化石。显示内部细胞开始出现分化现象。

图 2 包含细胞分裂结构的Megaclonophycus状化石。显示内部细胞开始出现分化现象。

图 3 包含多细胞结构(套娃结构)的Megaclonophycus状化石,显示细胞分化并持续分裂生长,在球体内部形成细胞团。

图 3 包含多细胞结构(套娃结构)的Megaclonophycus状化石,显示细胞分化并持续分裂生长,在球体内部形成细胞团。





 
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