籠脊球的生活周期

籠脊球化石，特異a和b是埋藏裸露的標(biāo)本，囊包已丟失，化石化石c和d是庫中保存了囊包的標(biāo)本，e和f是發(fā)現(xiàn)a和b的局部放大，顯示細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。動(dòng)物
（神秘的籠脊球地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：動(dòng)物（特指后生動(dòng)物，即包括最簡單的貴州海綿動(dòng)物到最復(fù)雜的脊椎動(dòng)物在內(nèi)的所有多細(xì)胞動(dòng)物）無疑是整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的組成。作為動(dòng)物界的甕安成員，人們對(duì)動(dòng)物究竟是何時(shí)并如何起源的抱有天然的好奇心，但直到今天，這仍然是演化生物學(xué)領(lǐng)域懸而未決的重大科學(xué)難題。
現(xiàn)代動(dòng)物界包括三十多個(gè)動(dòng)物門類，已有研究表明它們擁有一個(gè)距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細(xì)胞組成，而且細(xì)胞有功能分化，它是由更古老的單細(xì)胞祖先演化而來。然而，動(dòng)物單細(xì)胞祖先是何時(shí)以及如何演化成多細(xì)胞祖先的呢？這個(gè)問題一直沒有確鑿的答案。 
最近，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員，與英國布里斯托大學(xué)、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作，在我國貴州甕安生物群——一個(gè)距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石，為回答這一問題提供了重要線索。相關(guān)研究成果于2019年11月27日在線發(fā)表在《細(xì)胞》集團(tuán)子刊《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）上。
籠脊球整體呈球形，直徑不到1毫米，保存了精美的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。研究人員采用最先進(jìn)的超高分辨率同步輻射三維無損成像技術(shù)，像醫(yī)生給患者做CT掃描一樣，重構(gòu)了數(shù)百個(gè)籠脊球標(biāo)本的立體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)它們在一個(gè)充滿母源營養(yǎng)物質(zhì)的厚壁囊包中發(fā)育，不同標(biāo)本代表了不同的發(fā)育階段。重建的發(fā)育序列顯示其發(fā)育過程非常類似動(dòng)物的單細(xì)胞近親（比如中生黏菌蟲ichthyosporeans），但比動(dòng)物的單細(xì)胞近親更為復(fù)雜的是，它們在胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)了有規(guī)律的細(xì)胞遷移和重組，這些細(xì)胞行為和動(dòng)物原腸胚的細(xì)胞遷移重組行為非常類似，表明動(dòng)物胚胎特有的發(fā)育機(jī)制在動(dòng)物化石記錄大量出現(xiàn)之前至少4千多萬年就已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
如果我們將動(dòng)物比喻成一只雞的話，那么復(fù)雜的胚胎發(fā)育過程就是孵化出小雞的蛋，它橋接了動(dòng)物的單細(xì)胞祖先和動(dòng)物多細(xì)胞祖先之間的鴻溝。而籠脊球化石的發(fā)現(xiàn)恰恰就表明，孵化出動(dòng)物這只小雞的蛋在6.1億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。換言之，籠脊球化石記錄了動(dòng)物從單細(xì)胞祖先向多細(xì)胞祖先演化的關(guān)鍵一步，這一步為真正有細(xì)胞和組織分化的動(dòng)物的出現(xiàn)奠定了生物學(xué)基礎(chǔ)。
現(xiàn)今一些動(dòng)物胚胎在原腸胚期的發(fā)育過程仍然展示了與籠脊球之間的高度相似性，比如一些水母和海膽的原腸胚。
該研究受到中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)（B）、國家自然科學(xué)基金委和英國環(huán)境研究理事會(huì)（NERC）共同資助的中英合作項(xiàng)目的資助。
論文相關(guān)信息：The early Ediacaran Caveasphaera foreshadows the evolutionary origin of animal-like embryology’ by Z. Yin, K. Vargas, J. Cunningham, S. Bengtson, M. Zhu, F. Marone and P. Donoghue, Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.057

最新評(píng)論