寒武纪大爆发的藻类化石暗示其复杂的繁殖系统
早寒武世关川普生物群的Polyostiphosphaera operculata gen.et sp.nov.的正模标本（NIGP210977）。（a，b）光学显微镜图像。（c，d）扫描电子显微镜图像。（e–g，j）表面渲染图；外壳、塞状盖、膜和内体分别用绿色、粉红色、蓝色和黄色表示。（h）显示内部主体的透明模型。（i，k）分别为（f）和（j）的虚拟三维截面。（l）（f）的虚拟切片。（m）（a）的特写。（n，o）（c）的特写视图。（p）（l）的特写视图，显示了塞状盖、外壳、膜和内部细胞之间的空间关系。白色箭头、光圈；粉红色的箭头，像钩状的。黄色、蓝色和粉色分别勾勒出内部细胞、膜和塞状盖。比例尺：（a–i，l）200微米，（j，k）180微米，（m）66微米，（n）60微米，（o）64微米，（p）37微米。来源：Chen等（英国皇家学会学报B，2026）。
（化石网cnfossil.com）据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：寒武纪大爆发是动物生命的一次重大多样化，发生在寒武纪早期，该时期始于约5.388亿年前。在此期间，海洋动物变得更加多样化，奠定了现今海洋生态系统的基础。
中国科学院南京地质古生物研究所及其他机构的研究人员最近考察了从中国南方地质构造中提取的寒武纪大爆发以来保存完好的化石藻类。他们的分析发表在《皇家学会B会议录》上的论文中，揭示了暗示复杂繁殖系统的结构，可能允许某些藻类以可控方式释放后代。
“我们团队长期关注早寒武纪磷化微化石记录，希望利用这些化石重建寒武纪爆发期间海洋生态系统如何变得更加复杂，”论文通讯作者尹宗军博士告诉 Phys.org。
“长期以来，关于寒武纪大爆发的研究主要集中在动物辐射和动物复杂性的上升上。但我们一直在问一个简单的问题：寒武纪大爆发真的是一个只有动物的故事吗？海洋中的初级生产者——多细胞藻类——是否也经历了类似的复杂性增加？”
早寒武世宽川铺生物群中的Polyostiphosphaera operculata gen.et sp.nov.的副型（NIGP210978）。（a，b）光学显微镜图像。（c，d）扫描电子显微镜图像。（e–h，j，l）表面渲染图；外膜、塞状盖、膜和内细胞簇分别由绿色、粉红色、蓝色和黄色表示。（e）包络面的视图。（f）暴露内部的另一个视图。（i，k）分别为（f）和（j）的虚拟三维截面。（m，n）分别为（c）和（d）中塞状盖和膜的特写视图。（o）（f）的虚拟切片。（p）（o）的特写视图，显示了外壳、内部细胞簇和相邻细胞之间的接触。白色箭头、光圈；粉红色的箭头，像钩状的。比例尺：（a–f，i，o）160μm，（g，h，j–l）150μm。来源：Chen等（英国皇家学会学报B，2026）。
使用先进显微镜工具研究化石藻类
为了进一步揭示寒武纪大爆发期间多细胞藻类的演化，尹和同事们处理并分析了宽川铺生物群的化石。这是来自中国南部的化石群，保存了早寒武纪的多种生物。
研究人员利用酸溶解环绕古老藻类的岩石，释放出微小化石，这些化石被磷酸盐矿物保存。出土的化石呈球形，直径小于1毫米，保留了藻类细胞的细致细节。
尹解释道：“我们使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察藻类的整体形态和表面细胞组织。”
“为了观察化石内部，我们使用了三维X射线显微镜，也就是X射线显微断层扫描。这是一种无损3D扫描技术，原理与医院中使用的CT扫描非常相似。我们基本上给化石做了CT扫描，但分辨率更高——它让我们能分辨出直径小于人类头发百分之一的结构。”
Polyostiphosphaera operculata gen.et sp.nov.的艺术重建和假设繁殖体释放过程（a）剖面图和（b–d）显示解剖结构的孤立视图：外层体细胞或营养细胞（绿色）与塞状盖（粉红色）相间，包围中间膜（蓝色）和中心生殖细胞簇（黄色）。（e）通过成熟（第1阶段）、栓状盖的分离（第2和第3阶段）和繁殖体的释放（第3和第4阶段）的假设释放过程。释放的繁殖体的后续发展仍然未知。来源：Chen等（英国皇家学会学报B，2026）。
研究人员检查的化石展现出复杂的细胞结构，包含独立的内外细胞群体。保存最完好的标本中，还出现了通过塞状结构封闭的开口。这种复杂的细胞结构为藻类可能如何产生后代提供了一些线索。
尹说：“最显著的发现是，浮游多细胞藻类在寒武纪大爆发期间已进化到极高复杂度，与现代浮游多细胞藻类相当。”
“这意味着我们应该更加关注初级生产者在寒武纪大爆发期间是否也经历了复杂度的增加，类似于动物的情况。这也引发了关于藻类复杂性进化背后生态机制的重要问题。”
理解变化中的海洋生态系统中的繁殖
本研究结果有助于理解可追溯到寒武纪大爆发时期的多细胞藻类，表明部分藻类可能通过塞状结构封闭的开口释放后代。未来的化石分析有助于更好地定位这一拟议生殖系统的进化。
尹和他的同事们目前正在编制一个涵盖前寒武纪和寒武纪化石藻类信息的数据库。该数据库将特别包含关于回收藻类多样性和形态特征的信息。
尹补充道：“利用人工智能及其他方法，我们计划重建藻类多样性和形态复杂性的长期进化曲线，并探索关键转变背后的生态机制。”“最终，我们想探讨一个更根本的问题：寒武纪大爆发仅仅是动物的爆炸吗？”
出版信息
陈利荣等，《复杂繁殖反映了早寒武纪多细胞藻类的生活史权衡》，《英国皇家学会B会刊：生物科学》（2026年）。DOI：10.1098/rspb.2026.1709。
