標題:
有雞先還是有蛋先?六億年前化石揭示動物起源之謎
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作者:
寒武紀
時間:
2019-12-3 12:56 PM
標題:
有雞先還是有蛋先?六億年前化石揭示動物起源之謎
動物（特指後生動物，即包括最簡單的海綿動物到最複雜的脊椎動物在內的所有多細胞動物）無疑是整個地球生態系統中不可或缺的組成。作為動物界的成員，人們對動物究竟是何時並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。
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。
最近，中國科學院南京地質古生物研究所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員，與英國布裏斯托大學、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作，在我國貴州甕安生物群——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，為回答這一問題提供了重要線索。相關研究成果於2019年11月27日線上發表在《細胞》集團子刊《當代生物學》（Current Biology）上。
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。研究人員採用最先進的超高解析度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。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（比如中生黏菌蟲ichthyosporeans），但比動物的單細胞近親更為複雜的是，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隻雞的話，那麼複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。
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。
籠脊球的生活週期
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。
作者:
寒武紀
時間:
2019-12-3 01:00 PM
標題:
論文Current Biology
The Early Ediacaran Caveasphaera Foreshadows the Evolutionary Origin of Animal-like Embryology
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