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“2019年度中国古生物学十大进展”——重新认识地质历史时期生命演化历程

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热度29票 浏览41次 时间:2020年4月10日 09:52
盖氏热河俊兽生态复原图

盖氏热河俊兽生态复原图

长臂浑元龙复原图和当期《自然》杂志封面

长臂浑元龙复原图和当期《自然》杂志封面

“清江生物群”复原图

“清江生物群”复原图

(化石网报道)据光明日报(詹媛):距今5.18亿年的寒武纪海洋生态系统是什么样子?早白垩世哺乳动物——盖氏热河俊兽揭示了哪些进化趋势?国宝大熊猫的祖先在其基因中传达了何种信息?4月7日,中国古生物学会在南京发布了“2019年度中国古生物学十大进展”(以下简称“十大进展”),清江生物群、热河俊兽、大熊猫古基因组等研究入选,这些成果,作为我国2019年在古生物领域具有国际影响力的高水平研究,刷新了人类对地质历史时期生命演化历程的认识。

清江生物群、夷陵虫、长臂浑元龙刷新认知

据中国古生物学会秘书长蔡华伟介绍,中国古生物学十大进展自2017年以来,已经发布了四次。“每年所发布的‘十大进展’都在世界知名的学术期刊发表了相关论文,这些进展更新了人类对早期生命起源、生物演化以及古人类等领域的认知。”在蔡华伟看来,“这是对中国古生物研究走在世界前列最有力的证明。”

2019年的“十大进展”也体现了这一特点。其中,距今已有5.18亿年的清江生物群,刷新了人类对寒武纪海洋生态系统的认识,它也因此而位列榜首。这项成果是一个埋藏在岩石层中的软躯体化石库,由西北大学早期生命与环境研究团队发现于湖北长阳地区。经过12年化石采集和研究,他们发现,清江生物群形成于寒武纪大爆发极盛时期,与其他寒武纪生物群相比,这里的生物群相对最多样,新属种比例最高,软躯体生物类群最多,化石保真度最好,而且保存了原生的有机质。

夷陵虫,对这种生活在5.5亿年前生物的研究,入选了“十大进展”的第二名。它由中科院南京地质古生物研究所早期生命团队袁训来课题组在三峡地区的“石板滩生物群”中发现。据该所研究员陈哲介绍,夷陵虫的身体分节,两侧对称,而这正是动物演化史上极为重要的革新事件。“这证明在寒武纪之前动物就已经出现了,而此前并没有可信的证据。”陈哲说。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏研究员和其同事,发现了一个有膜质翅膀的恐龙——长臂浑元龙,这个发现在《自然》杂志以封面文章形式刊发。作为“十大进展”的第三名,长臂浑元龙被发现于晚侏罗世早期,它是擅攀鸟龙类中目前发现最完整的骨架,展示了恐龙向鸟类演化历程中,为了适应飞行,出人意料地长出了骨骼——表皮衍生物组合。

热河俊兽、华龙洞头骨等破解远古谜题

在2019年的十大进展中,生活在早白垩世的盖氏热河俊兽,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王元青研究员领衔的科研团队发现,这项研究提出一种新的哺乳动物中耳演化模式。《自然》同期发表的“新闻&观点”文章认为这项研究为探讨早期哺乳动物耳区演化的多样性和复杂性提供了重要证据。

在安徽东至华龙洞发现的30万年前人类头骨化石,也是十大进展之一。这一具有现代人特征的头骨,破解了东亚地区人类演化的谜题。它揭示这一时期东亚古人类已经出现向早期现代人演化过渡的趋势,现代人在东亚大陆出现时间可能比以往认为的更早。此外,华龙洞人类化石为论证东亚地区人类演化区域连续性提供了新的化石证据。此前所发现的人类化石大多破碎、年代存在不确定性,导致古人类学界对东亚古老型人类向现代人的演化过渡一直存在争议。

由中国科学院西双版纳热带植物园苏涛研究员、周浙昆研究员所带领的科研团队,发表了利用植物化石重建青藏高原古海拔的系列研究成果。他们提出,青藏高原在地质时期具有复杂的地形地貌。这一科研成果为认识青藏高原的抬升历史提供了全新的视角,从而入选十大进展。

十大进展的第七项,是中国科学院南京地质古生物研究所泮燕红博士等人,对恐龙和化石鸟类羽毛的分子组成所进行的分析研究,这为羽毛的演化提供了直接的分子化石证据,该项成果在线刊登在《美国科学院院报》后,《科学》杂志还专门撰文进行了报道。

大熊猫古基因组、琥珀菊石等填补空白

十大进展的第八项——世界首例大熊猫古基因组研究,对于研究现代大熊猫的起源、进化和保护具有重要意义。《自然》期刊网站研究亮点专栏对其进行了报道。这项研究由中国地质大学(武汉)赖旭龙教授领导的研究团队及合作者完成,他们从云南腾冲约5000年前的大熊猫化石中获得了世界首例大熊猫古基因组,并运用古DNA方法及新一代测序技术得到大熊猫古基因组信息。

与其并列第八名的是对缅甸琥珀生物群的研究。在这项研究中,中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员带领的研究团队,对一亿年前的缅甸琥珀生物群开展了长期研究,对琥珀菊石的研究表明该琥珀森林位于热带海滨地区,为琥珀埋藏学和白垩纪森林生态环境分析提供了新见解;传粉甲虫的研究则填补了早期被子植物虫媒授粉证据的空白。

最后的并列排名的两项研究有关我国乃至亚洲最早、泥盆纪出露面积最大的森林和一种名为“脊笼球”的化石。前者发现了石松树木演化出最早的根座型根系,同时解释了早期森林与大气CO2浓度下降、海岸带水土保持之间的关系。后者为动物是如何从单细胞演化成多细胞提供了重要线索。

“人类不能脱离环境而生存。”在蔡华伟看来,“这些古生物研究,既是在破解远古生物起源和演化的谜题,同时也为人类和地球今后的发展起到预示的作用。”

相关报道:“清江生物群”成果领衔2019中国古生物学十大进展

(化石网报道)据中国青年报客户端西安4月8日电(李琛 中青报·中青网记者孙海华):记者今日从西北大学获悉:中国古生物学会4月7日在南京发布“2019年度中国古生物学十大进展”,西北大学早期生命与环境研究团队科研成果“华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群”入选,并在十大进展中排名首位。

“清江生物群”为西北大学地质学系早期生命与环境研究团队张兴亮、傅东静等科研人员在湖北长阳地区发现并命名,是一个距今5.18亿年的布尔吉斯页岩型特异埋藏软躯体化石宝库。该成果于2019年3月在《科学》杂志发表,被学界认为是进化古生物学具有划时代意义的里程碑事件。

“清江生物群”具有相对生物多样性最大、新属种比例最高、软躯体生物类群最多、化石保真度最好的特质。其后续研究将有望填补人类对于寒武纪大爆发的认知空白,并解决动物门类起源演化等一系列科学问题。该研究成果也是由中科院院士舒德干领衔的研究团队自1996年以来,在《科学》《自然》上发表的第14篇研究论文。

据悉,本次入选的“2019年度中国古生物学十大进展”包括:华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群;埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化;侏罗纪擅攀鸟龙类的发现和膜质翅膀在兽脚类恐龙中的演化;热河俊兽——揭示哺乳动物中耳演化新模式;发现具有现代人特征的30万年前人类头骨化石;植物化石为青藏高原形成过程提供新证据;侏罗纪带羽毛恐龙为鸟类羽毛的分子演化提供直接证据;世界首例大熊猫古基因组;白垩纪缅甸琥珀揭示远古森林环境和被子植物昆虫传粉证据;亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系;六亿年前化石揭示动物胚胎发育方式起源之谜(含并列,共入选11项成果)。这些研究涉及动物演化、古植物学、古人类学、分子古生物学等多个领域,大多发表在《科学》《自然》等权威学术刊物上。

“2019年度的十大进展代表了中国古生物学的最新发展方向,有助于人们更清晰地认识地质历史时期的生命演化历程。”中国古生物学会相关负责人表示。成立于1929年的中国古生物学会,是国内成立最早的自然科学学术团体之一。自2017年开始,学会每年度评选和发布“中国古生物学十大进展”。

相关报道:探索大熊猫的前世今生,地大一成果入选中国古生物学十大进展

(化石网报道)据楚天都市报4月9日讯(记者 肖杨 通讯员 陈华文):4月7日,中国古生物学会在南京发布2019年度中国古生物学十大进展,中国地质大学(武汉)研究成果“世界首例大熊猫古基因组”成果入选。

“世界首例大熊猫古基因组”成果由中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室赖旭龙教授、盛桂莲副教授与云南省文物考古所吉学平研究员、德国波兹坦大学迈克尔·霍夫瑞特(Michael Hofreiter)教授研究组等单位研究人员合作完成。相关论文于2019年5月9日在线发表于国际权威期刊《当代生物学》(Current Biology)。

该研究从发现于云南腾冲约5000年前大熊猫亚化石中,运用古DNA实验方法和新一代测序技术得到了全新世大熊猫古基因组信息。对该基因组的分析结果显示,该个体属于大熊猫已绝灭遗传谱系,该谱系与现生大熊猫的祖先种群存在基因交流。由此说明,在大熊猫物种演化过程中,伴随着其栖息地的退缩,其遗传多样性也有所丧失;通过与现生大熊猫祖先种群的基因交流,云南腾冲的古代大熊猫绝灭谱系,部分基因得以在现生大熊猫基因库中幸存。该论文成果提供的古代大熊猫实时分子数据,对于研究现代大熊猫的起源、演化和保护具有重要意义。论文发表后,随即被《自然》(Nature)杂志网站“研究亮点”专栏、中国科学报等四十余家国内外媒体报道。

2019年度中国古生物学十大进展,代表了中国古生物学的最新研究方向,展现了地质历史时期的古动物、古植物、古人类等生命演化历程。“世界首例大熊猫古基因组”,实现了古生物学与现代分子生物学的交叉融合,是我国分子古生物学领域在该年度的重要代表性成果之一。

相关报道:古脊椎所科研成果入选“2019年度中国古生物学十大进展”

(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:中国古生物学会近日评选发布了“2019年度中国古生物学十大进展”,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院西双版纳热带植物园、北京大学、西北大学、中国地质大学(武汉)等科研团队完成的十项成果入选,反映了我国古生物学者在各个分支领域所取得的具有国际影响力的高水平创新研究成果。

古脊椎所成果“侏罗纪擅攀鸟龙类的发现和膜质翅膀在兽脚类恐龙中的演化”、“热河俊兽——揭示哺乳动物中耳演化新模式”、“发现具有现代人特征的30万年前人类头骨化石”分别入选。

成果介绍

侏罗纪擅攀鸟龙类的发现和膜质翅膀在兽脚类恐龙中的演化

随着不断发现的带羽毛恐龙和早期鸟类化石,有关鸟类飞行起源这一重要科学问题取得了重要进展。此前,多数学者认为在恐龙—鸟类演化过程中,由羽毛构成的翅膀是单一的飞行器官。2019年5月9日《自然》(Nature)以封面文章杂志报道了我所王敏、邹晶梅、徐星和周忠和研究团队在中国晚侏罗世地层发现一新的擅攀鸟龙类恐龙,新化石命名为长臂浑元龙(Ambopteryx longibrachium),是目前已知最完整的擅攀鸟龙类个体,为复原该类群形态和生态特征提供重要依据。擅攀鸟龙类通过加长的肱骨和尺骨、第三手指,与棒状长骨来附着膜质的翅膀,揭示膜质翅膀在恐龙中的演化,显示在恐龙—鸟类演化中出现意想不到的适应飞行的尝试,及与之对应演化出差异显著的骨骼—表皮衍生物组合。

相关介绍连接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201905/t20190508_5290716.html

热河俊兽——揭示哺乳动物中耳演化新模式

我所王海冰、王元青研究团队在《自然》(Nature)报道了早白垩世哺乳动物——盖氏热河俊兽。研究首次揭示了多瘤齿兽类完整的中耳形态,重塑了上隅骨的演化历史。《自然》同期发表的“新闻&观点”文章认为这项研究为探讨早期哺乳动物耳区演化的多样性和复杂性提供了重要证据。

化石和胚胎发育学证据显示哺乳动物中耳的演化经历了下颌中耳、过渡型中耳、典型哺乳动物中耳三个阶段。这项研究同时提出原始颌关节(锤骨-砧骨关节)与次生颌关节(齿骨-鳞骨关节)在哺乳动物中的协同演化关系,叠覆型的原始颌关节能够减少中耳骨骼在空间上的限制。基于系统发育分析结果,提出对异兽类中耳的演化机制提出新的假说:其独特的齿骨-鳞骨颌关节及其取食方式对中耳脱离下颌提供了比其他类群更为显著的选择压,因此加速了中耳骨骼脱离下颌的进程,致使异兽类至少在1.6亿年前就演化出典型哺乳动物中耳。

相关介绍连接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201911/t20191127_5443927.html

发现具有现代人特征的30万年前人类头骨化石

我所吴秀杰、刘武研究团队,2013年以来对位于安徽省东至县的华龙洞遗址进行连续5年的系统发掘,发现30余件古人类化石,代表约16个古人类个体。与人类化石伴生还出土了几百件石器,大量哺乳动物化石及动物骨骼表面切割、砍砸痕迹等多种反映古人类生存行为的证据。通过铀系测年、动物群组成分析及地层对比等多种方法综合研究,古人类化石年代确定为距今33.1万-27.5万年之间。

华龙洞人类头骨、下颌骨和牙齿呈现出东亚中更新世直立人、更新世晚期人类及现代人类相似的混合形态特征:它们具有低矮的颅穹窿、明显的额骨矢状脊、第三臼齿先天缺失等与中国直立人一致的原始特征;同时,它们还呈现出扁平纤细的面部形态、下颌骨联合部接近垂直的颏三角、尺寸较小且结构简单的牙齿等与现代人相似的特点。

该研究揭示这一时期东亚大陆人类已经出现向早期现代人演化过渡的趋势,提供了东亚地区人类演化区域连续性以及从古老型人类向早期现代人演化过渡的新证据。华龙洞是继周口店之后,在中国发现的出土人类化石最为丰富,并包含石器及其他古人类生存活动证据的综合性古人类遗址。

相关介绍连接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201904/t20190430_5285644.html

相关报道:南京古生物所四项成果入选2019年度中国古生物学十大进展

(化石网报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:2020年4月7日,中国古生物学会在南京发布了“2019年度中国古生物学十大进展”评选结果。来自中国科学院、北京大学、西北大学、中国地质大学(武汉)等科研院所和高校领衔完成的一批具有国际水平的科研成果入选。其中,由中国科学院南京地质古生物研究所领衔完成的四项成果入选2019年度中国古生物学十大进展。

据了解,中国古生物学十大进展评选工作自2017年开展以来已经进行了四次。“2019年度中国古生物学十大进展”的成果,由中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院西双版纳热带植物园、北京大学、西北大学、中国地质大学(武汉)等科研团队完成,内容涉及动物早期演化与寒武纪大爆发、脊椎动物演化(恐龙类、古鸟类、哺乳类等)、白垩纪琥珀生物群、古植物与古生态、古人类学、分子古生物学等多个研究领域。

这些十大进展成果包括: 1)华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群;2)埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化;3)侏罗纪擅攀鸟龙类的发现和膜质翅膀在兽脚类恐龙中的演化;4)热河俊兽——揭示哺乳动物中耳演化新模式;5)发现具有现代人特征的30万年前人类头骨化石;6)植物化石为青藏高原形成过程提供新证据;7)侏罗纪带羽毛恐龙为鸟类羽毛的分子演化提供直接证据;8)世界首例大熊猫古基因组;8)白垩纪缅甸琥珀揭示远古森林环境和被子植物昆虫传粉证据(并列);10)亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系;10)六亿年前化石揭示动物胚胎发育方式起源之谜(并列)。

由南京古生物所领衔完成的四项成果包括:陈哲研究员主持完成的“埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化”,泮燕红研究员主持完成的“侏罗纪带羽毛恐龙为鸟类羽毛的分子演化提供直接证据”,王博研究员主持完成的“白垩纪缅甸琥珀揭示远古森林环境和被子植物昆虫传粉证据”和殷宗军研究员主持完成的“六亿年前化石揭示动物胚胎发育方式起源之谜”。此外,黄璞助理研究员参与的“亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系”研究也入选此次十大进展。

这些成果集中反映了我国科技工作者在古生物学各个分支领域所取得的具有国际影响力的高水平创新研究成果。2019年度十大进展的发布,有助于推动对地质历史时期生命演化历程的认识。同时,对于进一步促进学科创新发展,展示我国古生物学领域取得的重大发现和科研成果,推动科学研究、科学传播和化石保护工作具有重要的意义。

中国古生物学会成立于1929年,至今已有90年的历史,是国内成立最早的自然科学学术团体之一。中国古生物学会在团结和服务广大古生物学科技工作者、开展学术活动、国际交流合作、科普教育和人才培养等领域成果丰硕,有力推进了古生物学科的发展,成为凝聚力不断增强的、富有活力的学术团体。

相关报道:北京大学王德明教授研究团队科研成果入选“2019年度中国古生物学十大进展”

(化石网报道)据北京大学(地球与空间科学学院):近日,北京大学地球与空间科学学院王德明教授研究团队的科研成果“亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系”入选“2019年度中国古生物学十大进展”。

森林最早出现在泥盆纪,之后遍布陆地并极大地改变了地球环境。然而,泥盆纪森林的记录极其罕见,直到最近几年,研究人员才从欧美发现了个别化石产地。相比而言,石炭纪晚期的热带沼泽森林全球广布,有数百个产地,主体植物是石松类的高大乔木。根座型(stigmarian)根系(或称为根状体)是这些树木的典型特征,但在泥盆纪还未得到证实,导致它的早期演化情况长期以来都不清楚。另外,泥盆纪森林与环境的关系还需要得到更多认识。

通过20多次的野外工作,王德明教授研究团队从安徽省广德市新杭镇的上泥盆统法门阶(距今3.72—3.59亿年)五通组地层发现并研究了一个出露面积至少250,000m2的原位森林。新杭森林由多个世代的小型石松类树木Guangdedendron(广德木)的单一物种组成,局部密集排列,密度达38株/m2;树木主干细长而无侧枝,顶端二分叉后形成一个简单树冠,悬挂成对或者单独的大孢子叶球。广德木具有根座型根系,即:树干基部四等分,每一部分均延伸形成二分枝的根状体,着生螺旋排列的小根。

泥盆纪新杭森林景观复原图。森林由小型石松树木——广德木(Guangdedendron)组成,分布在晚泥盆世热带的滨海岸边(邓珍珍等绘制)
新杭森林中的广德木的营养和繁殖器官表明它很可能是雌雄异株和单次结实的植物,它的简单柱状结构和小型树冠有助于接收光线和缓解拥挤。根系体积小,且小根向周边浅层展布,反映所处生境水源充足。埋藏学和沉积学的初步证据表明,新杭森林生活在热带碎屑岩基底的滨岸湿地并受到波浪的影响。

新杭森林是我国乃至亚洲最早、泥盆纪出露面积最大的森林,它的发现拓展了早期森林的地理分布范围,证明stigmarian根系首现于泥盆纪,增进了人们对早期石松植物生活习性的认识。新杭森林的研究说明,泥盆纪森林具有巨大的生物量,通过光合作用和后续的泥炭埋藏,促进了晚古生代大气CO2浓度的明显下降。广德木的高分布密度、气生茎的构型、密集的根系表明它适应动荡的滨海环境,像现代的红树林那样有利于海岸地带的水土保持。

该项研究相关研究结果以article形式于2019年8月19日发表在Cell集团期刊《当代生物学》(Current Biology)。该刊同期的评论文章(C.M. Berry)认为:我们研究的森林“令人惊叹、异常广阔,阐明了关键根系的演化”(spectacular, remarkably extensive, sheds light on the evolution of key rooting systems),“极其罕见”(incredibly rare),“揭秘森林生态系统的全球分布、生态特征和湿地植物的发育”(sheds light on the global spread of forest ecosystems, their ecology, and the development of wetland plants),“无疑具有最早的根座型根系”(has the earliest known attached unequivocal stigmarian rooting system)。美国国家地理National Geographic认为我们研究的植物“根系异常发达,为石炭纪沼泽森林的形成奠定了基础,并逐渐演化成为今天开采的大部分煤炭”,这些煤炭“就是引发工业革命的原因”,“是我们现代文明的基础; 我们第一次在这片森林中看到的这样的根状结构”。

该项研究得到了国家自然科学基金项目(41672007, 41802015)资助。

论文信息:Wang De-Ming*, Qin Min, Liu Le*, Liu Lu, Zhou Yi, Zhang Ying-Ying, Huang Pu, Xue Jin-Zhuang, Zhang Shi-Hui, Meng Mei-Cen. 2019. The most extensive Devonian fossil forest with small lycopsidtreesbearing the earliest stigmarian roots. Current Biology, 29: 2604-2615. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.06.053. (*corresponding authors)

2019年度中国古生物学十大进展包括:

华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群;
埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化;
侏罗纪擅攀鸟龙类的发现和膜质翅膀在兽脚类恐龙中的演化;
热河俊兽——揭示哺乳动物中耳演化新模式;
发现具有现代人特征的30万年前人类头骨化石;
植物化石为青藏高原形成过程提供新证据;
侏罗纪带羽毛恐龙为鸟类羽毛的分子演化提供直接证据;
世界首例大熊猫古基因组;
白垩纪缅甸琥珀揭示远古森林环境和被子植物昆虫传粉证据;
亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系;
六亿年前化石揭示动物胚胎发育方式起源之谜。
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