瓮安生物群发现正处于细胞分裂期的动物胚胎化石

瓮安生物群中拉长的胚胎化石标本

拉长标本的内部结构

拉长标本的内部结构

动物胚胎化石的埋藏模式简图

现代动物胚胎（海胆）首次细胞（有丝）分裂过程

（中国化石网）据中国科学院南京地质古生物研究所：瓮安生物群是发现于我国贵州瓮安磷矿区埃迪卡拉纪陡山沱组上磷矿段的一个磷酸盐化特异埋藏化石库。其中以三维立体形态保存的动物胚胎化石，作为迄今为止全球最古老的后生动物化石记录之一，为人们了解后生动物的起源和早期演化历程提供了精美绝伦的研究材料。自1998年以来，瓮安生物群就以动物化石的发现而引起了国际古生物学界的广泛关注。不过，这些动物胚胎化石的生物学属性仍然存在一些争论。2011年曾有学者将这些动物胚胎化石和一种具有palintomic cleavage的原生生物进行对比（palintomic cleavage是指细胞分裂过程中，随着分裂进行生物体并不长大，而子细胞的数量越来越多、体积却越来越小），认为瓮安生物群中之前被解释为动物胚胎的化石可能是比多细胞动物低等的原生生物。然而这一假说因将多细胞藻类和动物胚胎化石混为一谈而遭到了诸多国内外同行的质疑。

最近中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员团队成员殷宗军博士等人在瓮安生物群中发现了一类呈橄榄状的化石标本。这类标本和之前被解释为动物胚胎的球形化石标本一样，发育有带复杂表面装饰的外包膜（壳）。然而它们拉长的形态以及表面装饰随着标本拉长而在赤道区发生规则的生物学变形不禁让人联想起动物胚胎进行第一次有丝分裂时的形态变化。为了验证这些标本究竟是否是正处于第一次细胞分裂期间的化石，研究人员使用了当前最先进的三维无损成像手段——同步辐射相位衬度显微断层成像技术，对这些标本进行了三维结构重建。三维结构重建数据显示，每一颗标本内部均可见两个完整的卵裂球。不同标本因长短轴比不同，内部两个卵裂球之间接触的紧密程度也不同。而这一特征恰好与动物胚胎在首次有丝（细胞）分裂不同阶段的形态相吻合。这一发现一方面表明瓮安生物群中某些拉长的标本内部并没有包含成千上万的孢子细胞，它们可能是处于首次细胞分裂阶段的动物胚胎，而不是处于孢子释放阶段的原生生物；另一方面也支持了胚胎化石带多边形状表面装饰的外包膜（壳）并非滞育卵囊胞的观点。

另外，细胞（有丝）分裂作为一个持续时间非常短暂的生物学过程（不同类群的动物胚胎单次细胞分裂时间从几秒到几个小时不等），被捕获并精美地保存在化石里，这本身就是个令人惊讶的埋藏学现象。那么在这神奇的现象背后究竟存在怎样的秘密呢？研究人员发现，瓮安生物群中同一层位的动物胚胎化石保存质量参差不齐，有些标本保存了完好的细胞甚至亚细胞结构，而有些标本则腐烂严重，胚胎生物学结构破坏殆尽，可见很多磷酸盐化的微生物丝状、球状体等。根据保存质量的不同，这些化石被划分保存质量精美、保存质量一般、保存质量较差等三个埋藏级别。在此基础上结合前人现代埋藏学实验的结论，研究人员概述了这三个不同埋藏级别的化石各自的埋藏过程，并提出假说认为，间歇性热泉或/和涌升流等区域性的地质事件，很可能是快速杀死当时生活在浅海区的动物胚胎的元凶。

该研究获得了国家重点基础研究发展计划项目和国家自然科学基金的资助。相关成果已在线发表在地学综合性学术期刊Gondwana Research上。