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地球上最早的大型多细胞生物何时出现

冯杰

2017年03月02日 12:00

朱士兴
《光明日报》

中国地质调查局天津地质调查中心与中国科学院南京地质古生物研究所、中国地质大学(武汉)、美国哈佛大学和挪威卑尔根大学等单位的科学家共同合作,在华北燕山地区高于庄组中发现了一个新的碳质宏观化石生物群,并证实此为迄今在前寒武纪发现的证据最充分、年龄最古老、个体最巨大的底栖多细胞藻类植物群。高于庄组化石群的发现将地球上大型复杂多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年,彻底颠覆了以往的认识,并可能孕育着一个关于地球早期生命演化新理论和生物地质研究新方法的产生。因此,“地球上最早大型多细胞生物化石的发现”最近入选“中国地质调查局中国地质科学院2016年度地质科技十大进展”。

地球生命演化是国际上重点研究课题之一。此大型多细胞化石群发现于河北迁西县和宽城县境内,地处燕山山脉南麓。该地区大面积出露距今15亿年前后的“中元古代”沉积岩石地层,是国内外研究该时期地球演化奥秘的经典地区之一。此前发现最古老的、大小可与高于庄组化石群相比的大型多细胞生物化石产自距今6亿年前后的埃迪卡拉纪地层中,而距今15亿年前后的“中元古代”地层中发现的真核生物,尤其是多细胞真核生物的化石甚少,因此许多人认为“中元古代”是以低氧或还原环境、原核微生物为主,进化停滞或极缓慢的“无聊的10亿年”,并认为这与稳定的构造和海洋条件,尤其是低的氧含量有关。

但高于庄组化石群的发现说明,在“中元古代”早期,真核生物包括大型多细胞的真核生物都已相当丰富,所谓的“枯燥的10亿年”中,地球可能并不枯燥,当时的海洋生物出现了高可达30厘米、宽可达8厘米、类型多样的多细胞藻类生物。而且据此可进一步推测,与这种生物的演化水平紧密相关的地球环境也应该发生了明显的改变。高于庄组化石群的发现不仅改变了以前关于地球生命早期演化的既有认识,也为探索距今18亿~8亿年前地球系统演化的奥秘提供了新的角度。

该化石群最早由中国地质调查局天津地质调查中心于1997年首先发现,保存较好的标本共58块,为面积达分米级大小的特大型碳质薄膜化石群。发现的化石包括带状、舌状、楔形和长卵形等多种形态类型。其中一种最大的舌状化石长达28.6厘米,宽度近8厘米;另一种带状化石长度达30厘米以上,宽度达4.5厘米;部分标本可见明显固着器官。同时,在含大化石群的岩石中,还发现了保存精美的生物多细胞组织碎片。

在前寒武纪碳质宏观化石研究中,最大困难是生物属性和真假的确定,本次研究不仅对这些化石的形态进行了详细研究,还采用浸泡法发现了多细胞组织结构,从而使本研究得以进入了细胞学研究的新阶段。此外还采用激光拉曼光谱和共聚焦显微技术,解决了它们的真假问题,也为前寒武纪多细胞生物化石的研究提供了新途径。在综合分析化石形态、多细胞组织结构等生物学特征,并与现代海洋带状藻类生物进行比较之后,研究者认为这些化石是一类形态各异的多细胞藻类生物,它们也许可以进行光合作用,固着生活在距今15.6亿年前的浅海中。

(作者:系中国地质调查局天津地质调查中心研究员)
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2017年03月02日 11:35
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