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三峡5.5亿年“夷陵虫”化石:分节的三叶形两侧对称动物及其遗迹揭示早期动物的演化

2019/9/5 10:07:00 移动版

穗状夷陵虫实体(左)、遗迹(右)和化石复原(中)。

穗状夷陵虫实体(左)、遗迹(右)和化石复原(中)。

穗状夷陵虫化石(BF)和死亡前形成的遗迹(TF)。

穗状夷陵虫化石(BF)和死亡前形成的遗迹(TF)。

据中国科学报(记者 沈春蕾 通讯员 陈孝正):对称、分节、运动……这些特征对大多数现代动物来说,已经成为它们的“标配”。然而,在5.5亿年前,这些特征才第一次同时“装配”在动物身体上。中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在三峡地区埃迪卡拉纪地层中研究发现,一条奇特的虫子长眠在行进途中,它两侧对称的分节形态和最后行迹同时留在了埃迪卡拉纪的海底。该发现为探索早期动物演化提供了重要证据,相关成果9月4日发表于《自然》。

身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。分节的出现意味着身体结构有了分区,功能上也就有了分工。但是,这类体型复杂的动物何时出现?自达尔文以来,该问题一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的具分节的两侧对称动物,因此,寒武纪常被称为“三叶虫时代”。长期以来,大家推测在寒武纪之前的埃迪卡拉纪(中国称为震旦纪,6.3~5.4亿年前),它们应该有更加古老的祖先,但一直没有找到可靠的化石证据。

2013年,中科院南京地质古生物所研究员陈哲、周传明、袁训来和弗吉尼亚理工大学教授肖书海,在中国三峡地区大约5.5亿年前的地层中发现了一类特殊保存的新的动物化石。化石再现了一条行进中虫子的“最后时刻”——该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。这一新的化石证据表明,在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力且身体分节的两侧对称后生动物。

科研人员以发现地点湖北省宜昌市夷陵区将其命名为“夷陵虫”。夷陵虫身体为长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。“这是一类全新的动物化石,在地质历史时期和现代都没有发现形态相同的动物,我们推测其可能是环节动物或节肢动物。”陈哲说。

传统的埃迪卡拉生物群曾被认为是身体没有真正分节、缺乏运动能力、走向演化盲端的生物类群。“夷陵虫是目前在寒武纪之前发现的唯一的身体分节、具有运动能力并可以形成连续的遗迹的两侧对称动物。”陈哲指出,夷陵虫的发现为两侧对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的出现提供了直接的化石证据,也为探索该时期众多遗迹化石的造迹者提供了重要证据。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1522-7

相关报道:三峡夷陵虫化石证明对称动物源自5.5亿年前

据科技日报(张晔 张梦然):对称、分节、运动……这些特征对大多数现代动物来说,已经成为它们的“标配”。弄清这些标志性特征在何时、以何种方式出现,对研究动物演化史意义重大。

9月4日,《自然》杂志刊发了一项中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的研究成果,他们在三峡地区埃迪卡拉纪地层中发现了一块奇特的虫子化石,它两侧对称的分节形态和最后行迹同时保留,科学家将其命名为夷陵虫。夷陵虫的发现表明,5.5亿年前这些特征同时“装配”在动物身上。

身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。分节的出现意味着身体的结构有了分区,功能上也就有了分工。但是,这类体型复杂的动物何时出现?一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的具分节的两侧对称动物,大家推测在寒武纪之前的埃迪卡拉纪,它们应该有更加古老的祖先,但是一直没有找到可靠的化石证据。

2013年,以中国科学院南京地质古生物所为主的团队,在湖北三峡地区埃迪卡拉纪灯影组的石板滩生物群中发现了一类特殊保存的新的动物化石,该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。

他们用了近5年时间,对这些化石进行详细研究。它身体为长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。这是一类全新的动物化石,在地质历史时期和现代都没有发现形态相同的动物,研究者推测可能是环节动物或节肢动物。这就表明在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力、并且身体分节的两侧对称后生动物。

该发现也显示,能够自由运动的底栖动物在埃迪卡拉纪已经出现,并对海底沉积物进行了改造。表明“寒武纪大爆发”时期以底栖动物为主体的生态系统在这一时期已经开始建立,并逐渐取代了前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

相关报道:—块新化石揭示寒武纪“进化大戏”

据扬子晚报(扬眼记者 于丹丹):在埃迪卡拉纪安静的海底花园,一只虫子艰难地向前爬,可能它的“腿”还不能完全支撑身体,动作还很笨拙。但是它们有一个信念,不断向前,憧憬着走向一个崭新时代,直到生命最后一刻……

现在我们看到的大多数生物,包括人类自己,都是对称的。因为对称,所以美。但实际上,对称、分节、运动……这些特征在五亿五千万年前,才第一次同时“装配”在动物身体上——这是一条奇特的虫子化石留给中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的“答案”。

动物何时“对称”变美了?达尔文都不知道

“寒武纪大爆发”在距今约5.4亿年前,地球上在2000多万年时间内,节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等等一系列与现代动物形态基本相同的动物来了个“集体亮相”。这些动物如何突然爆发式出现,被称为古生物学和地质学上的一大悬案。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的具分节的两侧对称动物,而“两侧对称”,是标志着多细胞动物最早出现的重大事件。专家表示,在“寒武纪大爆发”之前,生物是“奇形怪状”的。

“两侧对称”的意义,使动植物能更好适应环境的变化;动物的运动也由不定向到定向;神经系统和感觉器官也逐渐集中于身体的前段,促进了动物头部化的产生。

而另一个变化就是,动物身体出现了“分节”,拿虾子举例,现在我们看到的虾子都是一节一节的,“分节”的出现意味着动物的身体结构有了分区,功能上也就有了分工。

中国科学院南京地质古生物研究所陈哲研究员告诉记者,身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。但是,这类体型复杂的动物何时出现?自达尔文以来,一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

5.5亿年前,一只虫子给人类留了个“答案”

近期,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队陈哲研究员、周传明研究员、袁训来研究员和弗吉尼亚理工大学肖书海教授在中国三峡地区大约5.5亿年前的地层中发现了一类特殊保存的新的动物化石,该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。

“我们可以想象,在埃迪卡拉纪安静的海底花园,一只虫子艰难地向前爬,可能它的‘腿’还不能完全支撑身体,动作还很笨拙。但是它们有一个信念,不断向前,憧憬着走向一个崭新时代,直到生命最后一刻。”陈哲研究员描述道,虫子爬着爬着就“突然死亡”;死亡后,可能又遭遇到类似“火山爆发”的自然灾害……不幸降临到这个虫子身上,成就了一块极具价值的化石。

研究者以这块化石的发现地点湖北省宜昌市夷陵区给它取了一个新名字“夷陵虫”。

夷陵虫身体长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。从科学家对于夷陵虫的还原看,更像一棵麦穗,所以也称为“穗状夷陵虫”。而从某种意义上来说,它就是虾子、螃蟹等的祖先,也有可能是祖先的远亲。

大爆发前一千万年,动物可能已悄悄“变美”

夷陵虫是目前在寒武纪之前发现的唯一身体分节,具有运动能力,并可以形成连续遗迹的两侧对称动物。夷陵虫的发现为两侧对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的出现提供了直接的化石证据。

这一新的化石证据表明在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力、并且身体分节的两侧对称后生动物。也就是说,将“寒武纪大爆发”出现此类动物群又至少向前推了一千万年。

自2013年开始,科研人员用了近5年的时间对新发现的化石进行详细的研究。该成果以“分节的三叶形两侧对称动物及其遗迹揭示早期动物的演化”为题发表在9月4日的Nature杂志上。

该发现也显示,能够自由运动的底栖动物在埃迪卡拉纪已经出现,并对海底沉积物进行了改造,进而逐渐取代前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

相关报道:夷陵虫的最后旅程 新化石揭示寒武纪大爆发前夕动物演化

据新京报(张璐):对称、分节、运动……这些特征对大多数现代动物来说,已经成为它们的“标配”。然而,迄今为止发现的化石标本显示,在5.5亿年前,这些特征才第一次同时“装配”在动物身体上。

一条奇特的虫子长眠在行进途中,它两侧对称的分节形态和最后行迹同时留在了埃迪卡拉纪的海底。这是中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在三峡地区埃迪卡拉纪地层中的新发现,这条虫子被科学家命名为“夷陵虫”,该研究为“身体分节的两侧对称动物在埃迪卡拉纪已经出现”提供了实证。相关论文于北京时间2019年9月5日凌晨发表在英国Nature杂志上。

寻找“三叶虫”的“古老祖先”

身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。分节的出现意味着身体的结构有了分区,功能上也就有了分工。但是,这类体型复杂的动物何时出现?自达尔文以来,一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的身体分节的两侧对称动物,因此,寒武纪常被称为“三叶虫时代”,长期以来,学者推测在寒武纪之前的埃迪卡拉纪(中国称为“震旦纪”,6.3-5.4亿年前),它们应该有更加古老的祖先,但是一直没有找到可靠的化石证据。

2013年,在中国三峡地区大约5.5亿年前的地层中,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命团队研究员陈哲、周传明、袁训来和弗吉尼亚理工大学教授肖书海发现了一类特殊保存的新的动物化石,该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。

这一新的化石证据表明,在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力、并且身体分节的两侧对称动物。该成果以“分节的三叶形两侧对称动物及其遗迹揭示早期动物的演化”为题发表在2019年9月4日的Nature杂志上。

新发现化石动物获名“夷陵虫”

据袁训来介绍,第一块化石发现于湖北三峡地区埃迪卡拉系灯影组的石板滩生物群中。自2013年开始,科研人员对新发现的50余块化石进行详细研究。这是一类全新的动物化石,在地质历史时期和现代都没有发现形态完全相同的动物。

“我们永远不知道一榔头下去,会有什么奇特的动物化石出现。”袁训来说,对于这种最早期、复杂的且已经灭绝的奇特生物,不能轻易得出结论。研究人员要对照现在和过去的化石‘追根溯源’,所以研究用了5年的时间。”

今年,研究者以化石的发现地点湖北省宜昌市夷陵区为这种奇特动物取了一个新名字“夷陵虫”(Yilingia,新属),推测可能是环节动物或节肢动物。

夷陵虫身体长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。更加奇特的是,部分标本中动物的实体与它的遗迹同时保存在一起,再现了一条行进中的虫子的“最后时刻”。

底栖游移动物在埃迪卡拉纪已出现

传统的埃迪卡拉生物群曾被认为是身体没有真正分节、缺乏运动能力、难以继续演化的生物类群。虽然在埃迪卡拉纪也发现了许多生物运动产生的遗迹化石,但是,造迹生物(形成遗迹的生物)是什么一直成谜。

夷陵虫是目前发现的在寒武纪之前唯一的身体分节、具有运动能力,并可以形成连续的遗迹的两侧对称动物。夷陵虫的发现为两侧对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的出现提供了直接的化石证据,也为探索该时期众多遗迹化石的造迹者提供了重要证据。

袁训来说,“寒武纪大爆发”时期以底栖动物为主体,包括三叶虫、蠕虫等,“它们吃腐泥,在淤泥中钻孔翻滚,对生态系统演化是非常重要的。”由于夷陵虫是底栖游移动物,因此新发现也表明,能够自由运动的底栖动物在更早的埃迪卡拉纪已经出现,它们逐渐取代了前寒武纪统治地球数十亿年的微生物生态系统,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

多知道一点

两侧对称动物出现的意义:

使动物的身体有了明显的背腹、前后和左右之分。动物的运动从不定向趋向定向,神经系统和感觉器官也逐渐集中于身体前端,这些变化促进了动物头部化的产生。

身体分节的意义:

身体分节,体外分节,体内也相应分节,而且许多内部器官如循环、排泄、神经等也表现出按体节重复排列的现象,不仅增强了动物运动机能,而且对促进动物体的新陈代谢,增强对环境的适应能力有着重要意义,同时也是生理分工的开始。因此分节现象是无脊椎动物在进化过程中一个极重要的标志。

动物运动能力的产生:

动物运动能力的产生使其开始了主动的对环境及生态进行改造。

相关报道:南京古生物专家团队历时6年研究 “夷陵虫”揭示寒武纪大爆发前夕动物的演化

据南报网(记者 毛庆 通讯员 陈孝正):身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。分节的出现意味着身体的结构有了分区,功能上也就有了分工。但是,这类体型复杂的动物何时出现?自达尔文以来,一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的具分节的两侧对称动物,因此,寒武纪常被称为“三叶虫时代”,长期以来,大家推测在寒武纪之前的埃迪卡拉纪(中国称为“震旦纪”,6.3-5.4亿年前),它们应该有更加古老的祖先,但是一直没有找到可靠的化石证据。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命团队陈哲研究员、周传明研究员、袁训来研究员和弗吉尼亚理工大学肖书海教授在中国三峡地区大约5.5亿年前的地层中发现了一类特殊保存的新的动物化石,该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。这一新的化石证据表明在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力、并且身体分节的两侧对称后生动物。该成果以“分节的三叶形两侧对称动物及其遗迹揭示早期动物的演化”为题发表在2019年9月4日的Nature杂志上。

化石发现于湖北三峡地区埃迪卡拉系灯影组的石板滩生物群中。自2013年开始,科研人员用了近5年的时间对新发现的化石进行详细的研究,并将其命名为夷陵虫(Yilingia,新属)。

夷陵虫身体长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。更加奇特的是,部分标本中动物的实体与它的遗迹同时保存在一起,再现了一条行进中的虫子的“最后时刻”。这是一类全新的动物化石,在地质历史时期和现代都没有发现形态相同的动物,研究者以它的发现地点湖北省宜昌市夷陵区给它取了一个新名字“夷陵虫”,推测可能是环节动物或节肢动物。

传统的埃迪卡拉生物群曾被认为是身体没有真正分节、缺乏运动能力、走向演化盲端的生物类群。虽然在埃迪卡拉纪也发现了许多生物运动产生的遗迹化石,但是,造迹生物是什么一直是一个谜。

夷陵虫是目前在寒武纪之前发现的唯一的身体分节,具有运动能力,并可以形成连续的遗迹的两侧对称动物。夷陵虫的发现为两侧对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的出现提供了直接的化石证据,也为探索该时期众多遗迹化石的造迹者提供了重要证据。

该发现也显示,能够自由运动的底栖动物在埃迪卡拉纪已经出现,并对海底沉积物进行了改造。表明“寒武纪大爆发”时期以底栖动物为主体的生态系统在这一时期已经开始建立,并逐渐取代了前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

该项目得到了中国科学院、国家科技部、国家自然科学基金委、美国自然科学基金和美国国家地理学会的联合资助。

相关报道:南京专家发现6亿年前神秘生物 爱在海面晒太阳

据现代快报(胡玉梅):6亿年前,一群古怪的生物漂浮在海面上……这种生物是什么?中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的博士生陈雷和庞科,在导师袁训来研究员、周传明研究员、肖书海教授的指导下,从贵州瓮安的黑色化石中,发现了细胞分裂演变的变化,推测它们可能是动物祖先的“祖先”。这一研究成果,昨天在线发表在英国《自然》杂志上。

普通石头?生物化石

当陈雷把他们研究的化石端出来的时候,大家都很诧异:那不就是普普通通的石头吗?有灰色的,有黑色的……

“不要说你们记者,我们老一辈科学家,也曾经把它们误会成了一般的岩石颗粒。”袁训来解释,大约在1990年前后,在电子显微镜扫描下,岩石中的古生物化石才现形,可以看到很多细胞结构。

由于灰色化石颗粒比较明显,过去,古生物学家们都把视线集中在它身上。“灰色的化石,切成透明薄片后,看到的是细胞外面的膜,里面的结构已经没有了。”那么,黑色化石,会不会有不一样的发现?袁训来决定让陈雷把黑色化石打开看看。和灰色化石相比,黑色化石是硅质的,切成薄片后,借助显微镜,不仅可以看到细胞外面的膜,还能看到里面非常精细的结构。

营养细胞会主动牺牲

陈雷把化石打磨成只有30微米~50微米厚的薄片,一共切了上千块。3年时间里,陈雷他们观察这些化石,发现一个非常有趣的现象,这个生物的部分细胞会逐步分化形成繁殖体,部分营养细胞还会主动牺牲自己,以腾出空间保证繁殖体长大。

陈雷展示了显微镜观察到的化石发育演化图,“开始,是一个‘受精卵’,而后,胚胎不断发育,到内部细胞分裂成数百个后,开始出现营养细胞和繁殖细胞。繁殖细胞包裹在一个囊壳内,一直进行细胞分裂和生长,不断壮大,而营养细胞甚至还会主动牺牲自己。”

是动物祖先的祖先,还是藻类?没定论

“这个生物非常奇怪,和现今的虾类、水母、螺、河蚌等生物早期胚胎的发育完全不一样。”袁训来说,这个生物细胞分裂只有几百个的时候,就出现了繁殖细胞和营养细胞的分化,而现今的动物中,都是性成熟之后才出现这样的分化。

那么,它是什么?“这个神秘的生物,属于多细胞真核生物,已经具有了细胞分化和细胞凋亡等较高等的特征,可能是最最原始的干群动物,也就是动物祖先的祖先。”不过,这个生物也可能跟动物没关系,是一类早已灭绝的海藻。

它们的生活方式如何?陈雷说,6亿年前的贵州瓮安,是一片广阔的海域。当时海洋里的氧含量还没有现在高,但海洋生物已经繁育。在浅海区,这种球状生物漂浮在海面上,晒着太阳,过着惬意的日子。但是它们的生命周期多长,它们怎么吃喝,还不得而知。袁训来说,这次研究对于生命的演化具有科学意义,但这类生物究竟是动物还是藻类,有待进一步研究。

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