主題: 先有雞還是先有蛋?終于有答案了!六億年前化石揭示動物起源之謎

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  • 發表于:2019/11/30 15:04:21
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“籠脊球”化石,a和b是裸露的標本,囊包已丟失,c和d是保存了囊包的標本,e和f是a和b的局部放大,顯示細胞結構細節。南古所 供圖

中國科學院南京地質古生物研究所28日發布消息,該所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員,與英國布里斯托大學、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作,在中國貴州甕安生物群——一個距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石,為回答“先有雞還是先有蛋”提供了新思路。

相關研究成果在線發表在《細胞》集團子刊《當代生物學》(Current Biology)上。

作為動物界的成員,人們對動物究竟是何時并如何起源的抱有天然的好奇心,但直到今天,這仍然是演化生物學領域懸而未決的重大科學難題。

殷宗軍表示,現代動物界包括三十多個動物門類,已有研究表明它們擁有一個距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細胞組成,而且細胞有功能分化,它是由更古老的單細胞祖先演化而來。然而,動物單細胞祖先是何時以及如何演化成多細胞祖先的呢?這個問題一直沒有確鑿的答案。

在本次的研究中,科研人員發現的“籠脊球”整體呈球形,直徑不到1毫米,保存了精美的多細胞結構。

研究人員采用最先進的超高分辨率同步輻射三維無損成像技術,像醫生給患者做CT掃描一樣,重構了數百個“籠脊球”標本的立體結構。研究發現它們在一個充滿母源營養物質的厚壁囊包中發育,不同標本代表了不同的發育階段。

殷宗軍稱,重建的發育序列顯示其發育過程非常類似動物的單細胞近親,但比動物的單細胞近親更為復雜的是,它們在胚胎發育過程中出現了有規律的細胞遷移和重組,這些細胞行為和動物原腸胚的細胞遷移重組行為非常類似,表明動物胚胎特有的發育機制在動物化石記錄大量出現之前至少4千多萬年就已經準備好了。

“如果我們將動物比喻成一只雞的話,那么復雜的胚胎發育過程就是孵化出小雞的蛋,它橋接了動物的單細胞祖先和動物多細胞祖先之間的鴻溝。而“籠脊球”化石的發現恰恰就表明,孵化出動物這只小雞的蛋在6.1億年前就已經出現了。換言之,“籠脊球”化石記錄了動物從單細胞祖先向多細胞祖先演化的關鍵一步,這一步為真正有細胞和組織分化的動物的出現奠定了生物學基礎。”殷宗軍說。

此外,現今一些動物胚胎在原腸胚期的發育過程仍然展示了與“籠脊球”之間的高度相似性,比如一些水母和海膽的原腸胚。

該研究受到中國科學院戰略先導專項(B)、國家自然科學基金委和英國環境研究理事會(NERC)共同資助的中英合作項目的資助。


  
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