天天簡(jiǎn)訊:科學(xué)家揭開(kāi)元古宙地層“珍珠項鏈”存在之謎

霍氏串珠的形態(tài)復原圖。南古所 供圖

(記者 楊顏慈)神秘的霍氏串珠(Horodyskia)是發(fā)現于元古宙地層中的形態(tài)類(lèi)似一串珍珠項鏈的宏體化石，其生物成因和系統發(fā)育位置一直是學(xué)界之謎。

記者17日從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，該所早期生命研究團隊牽頭在中國魯西和淮南地區拉伸紀地層中發(fā)現了以多種形式保存的霍氏串珠標本，證實(shí)了霍氏串珠的生物成因，表明真核生物至少在14.8億年前通過(guò)多核體和簡(jiǎn)單多細胞化相結合的方式實(shí)現了身體的宏體化，為真核生物的早期演化與體型的宏體化提供了重要啟示。

(相關(guān)資料圖)

具光暈結構的Horodyskia moniliformis與Horodyskia minor標本。南古所 供圖

相關(guān)成果于近日發(fā)表在《自然》(Nature)旗下生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)期刊《通訊-生物》(Communications Biology)上。

科研人員介紹，霍氏串珠是為數不多的在全球多個(gè)地點(diǎn)都有記錄的元古宙宏體化石，通常由幾個(gè)至幾十個(gè)大小一致的“珠子”等間距呈單鏈形式排列構成，其分布時(shí)代從中元古代(距今14.8億年)延伸至新元古代埃迪卡拉紀，時(shí)間跨度長(cháng)達近10億年。

中國華北地臺東部的膠遼徐淮地區拉伸紀地層(距今10億年-7.2億年)中保存有豐富的碳質(zhì)壓膜宏體化石。近年來(lái)，南京古生物所早期生命研究團隊與山東科技大學(xué)、南京大學(xué)、美國弗吉尼亞理工大學(xué)等國內外單位的科研人員合作，在山東魯西地區的石旺莊組(距今8.5億年-7.2億年)和安徽淮南地區的九里橋組(距今9.5億年-7.2億年)等拉伸紀地層中發(fā)現了以多種形式保存的霍氏串珠標本，填補了此前拉伸紀地層中沒(méi)有發(fā)現霍氏串珠的空白。

科研人員在同一層面發(fā)現其保存了兩類(lèi)體型截然不同的霍氏串珠標本。其“珠子”的平均直徑處于0.8mm–10 mm和0.1mm–0.8mm兩種范圍，可以分別與中元古代、埃迪卡拉紀的標本進(jìn)行比較，將其從時(shí)代和大小上聯(lián)系起來(lái)，科研人員推測它們具有親緣關(guān)系。

基本不具光暈結構的Horodyskia moniliformis標本。南古所 供圖

本次發(fā)現的霍氏串珠化石主要以碳質(zhì)壓膜形式保存，此外還有未完全壓扁的三維有機質(zhì)壁、印痕和模鑄等其他形式保存的標本。其中，前兩種保存方式首次呈現出具原生有機質(zhì)成分的霍氏串珠標本。這些碳質(zhì)膜在拉曼光譜下亦顯示出相似的特征，表明它們經(jīng)歷了同樣的埋藏過(guò)程，具有同等的熱成熟度。

綜合上述特征，研究證實(shí)了霍氏串珠的生物成因，結束了將其認為是沉積結構、假化石、可疑化石等的爭議。

科研人員將霍氏串珠的整體形態(tài)恢復成由幾個(gè)到幾十個(gè)具有機質(zhì)壁的巨型細胞組成的鏈狀生物，其細胞外面包裹了一層無(wú)定形的凝膠質(zhì)基質(zhì);細胞正是因為這些基質(zhì)的存在從而能夠保持等間距的鏈狀排列。

同時(shí)，在標本中霍氏串珠的“珠子”之間沒(méi)有發(fā)現定向排列或相互疊壓的現象，也沒(méi)有出現首尾兩端分異的現象，因此推測其很可能是一種在沉積物表面匍匐底棲生活的生物。

綜上，科研人員認為霍氏串珠不太可能是原核生物，而更可能是發(fā)育巨型細胞的真核生物。目前在現生的真核生物當中，常需多個(gè)細胞核來(lái)共同控制如此巨大的細胞內部的新陳代謝等過(guò)程，也就是說(shuō)，霍氏串珠很可能是一種多核體生物。

研究還進(jìn)一步對前人提出的關(guān)于霍氏串珠的近10種可能的親緣關(guān)系解釋進(jìn)行了討論，并重點(diǎn)評估了霍氏串珠屬于有殼變形蟲(chóng)、有孔蟲(chóng)和真核藻類(lèi)的可能性。(完)

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