2024年1月24日，中國最早真核中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎領導的團隊“地球-生命系統早期演化”團隊在《科學進展》（Science Advances）雜志發表最新研究成果，報道了華北燕山地區16.3億年前地層中發現多細胞真核生物化石。發現這些保存精美細胞結構的迄今全球微體化石被認為是迄今全球發現最早的多細胞真核生物化石記錄。這是細胞繼2016年在燕山地區發現15.6億年前全球最早的宏體多細胞真核生物化石之后，該團隊在早期生命演化領域中的生物百姓彩票大廳又一(yi)(yi)項重要突破，將多(duo)細胞真核(he)生(sheng)物出現的化石(shi)時間(jian)進一(yi)(yi)步提前了7千萬年。

串嶺溝組中發現的壯麗青山藻. 化石保存為有機質壁構成的多細胞絲狀體，顯示細胞大小的團隊變化引起的絲狀體形態變化. 絲狀體直徑向一端收縮（A-D, F-I, K），絲狀體直徑不變（J），發現保存有完整端

真核生物譜系發生樹簡化圖和真核生物早期重要化石記錄. 真核生物樹中，虛線表示干群真核生物，細胞實線表示冠群真核生物（真核生物最后共同祖先LECA及其所有后裔）. 分歧點上的生物淺灰色條帶表示分子鐘估算

含有孢子結構的壯麗青山藻. 比例尺對于A, C, D和F代表50微米

做腳踏實地的實驗研究：用八年“泡化石”，從顯微鏡下挑“頭發絲”

當今地球上我們熟知的化石快3百姓彩票所有復雜生(sheng)(sheng)(sheng)命，包括形態各異的(de)中國(guo)最早(zao)真(zhen)核動物(wu)、陸生(sheng)(sheng)(sheng)植物(wu)、真(zhen)菌和宏體藻類都是(shi)多細(xi)胞(bao)真(zhen)核生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)，因(yin)此(ci)真(zhen)核生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)多細(xi)胞(bao)化(hua)是(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)命向復雜化(hua)和大(da)型化(hua)演化(hua)的(de)必(bi)備條件，被(bei)認為是(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)命演化(hua)史上的(de)重(zhong)(zhong)大(da)關(guan)鍵事件之一。然(ran)而，真(zhen)核生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)最早(zao)何時(shi)發生(sheng)(sheng)(sheng)多細(xi)胞(bao)化(hua)？即多細(xi)胞(bao)真(zhen)核生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)何時(shi)在地球上開始出現？截至目前，學界對(dui)這一重(zhong)(zhong)大(da)科學問題并(bing)無(wu)明確的(de)答案和證據。

2016年，朱茂炎團隊聯合中國地質調查局天津地質調查中心研究員朱士興等國內外同行，在《自然通訊》上報道了燕山地區15.6億年前的宏體多細胞真核生物化石的發現。這一發現突破了學界以往的認知，不僅將地球上大型多細胞真核生物的百姓彩票首頁出現時(shi)間(jian)從以前認(ren)為的(de)6億(yi)年前提(ti)前了將(jiang)近10億(yi)年，并(bing)由此推斷(duan)真核(he)生(sheng)物發生(sheng)多細胞化的(de)時(shi)間(jian)應(ying)該更早。

為了論證(zheng)這一推斷，團(tuan)隊成員苗蘭云自博士研究生開始，就(jiu)將(jiang)在(zai)燕山(shan)地(di)(di)(di)區早于16億年前的古元古代晚期(qi)“長城(cheng)系(xi)”地(di)(di)(di)層中尋找(zhao)多(duo)細(xi)胞真核化(hua)石記錄作為研究課題。在(zai)長達近8年的時間內，對燕山(shan)地(di)(di)(di)區多(duo)個剖(pou)面點(dian)上(shang)采集(ji)了數百件(jian)長城(cheng)系(xi)頁巖樣品。通過氫(qing)氟(fu)酸和鹽酸等實驗處(chu)理，獲得(de)大量(liang)微體化(hua)石標(biao)本(ben)。

氫氟酸(suan)可(ke)能(neng)很少有人知道，但提(ti)起《絕命(ming)毒師》里(li)的(de)(de)“化(hua)尸水”，可(ke)能(neng)你就(jiu)(jiu)能(neng)知道，這(zhe)種(zhong)試劑多(duo)么兇險。“我那個(ge)化(hua)石(shi)不(bu)是(shi)(shi)全是(shi)(shi)有機質(zhi)的(de)(de)，我們(men)(men)(men)需(xu)要把礦物(wu)(wu)溶解過之(zhi)后，剩(sheng)下(xia)的(de)(de)化(hua)石(shi)就(jiu)(jiu)這(zhe)里(li)面挑出(chu)來的(de)(de)。因為剩(sheng)下(xia)的(de)(de)全是(shi)(shi)微體(ti)的(de)(de)，我也看(kan)不(bu)到(dao)，所以全都(dou)(dou)是(shi)(shi)在(zai)顯微鏡底下(xia)把它給挑出(chu)來的(de)(de)。”為了找到(dao)這(zhe)些像(xiang)頭(tou)發絲(si)般的(de)(de)“家伙”，苗(miao)蘭云他們(men)(men)(men)每年(nian)(nian)都(dou)(dou)要去河北(bei)燕山地區采樣(yang)，因為那里(li)是(shi)(shi)全球(qiu)保存良好的(de)(de)古陸塊(kuai)之(zhi)一(yi)。每次(ci)都(dou)(dou)會托(tuo)運回(hui)上百(bai)公(gong)斤的(de)(de)石(shi)頭(tou)，石(shi)頭(tou)運回(hui)來后，苗(miao)蘭云他們(men)(men)(men)就(jiu)(jiu)投入了實驗(yan)中(zhong)。在(zai)發現大量多(duo)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)單細(xi)胞(bao)真(zhen)核(he)生物(wu)(wu)化(hua)石(shi)的(de)(de)同(tong)(tong)時，終于(yu)在(zai)河北(bei)省(sheng)寬(kuan)城縣(xian)翁家莊剖(pou)面長(chang)城系串嶺溝(gou)組上部，發現了本次(ci)報道的(de)(de)微體(ti)多(duo)細(xi)胞(bao)真(zhen)核(he)生物(wu)(wu)化(hua)石(shi)。其中(zhong)的(de)(de)鋯(gao)石(shi)鈾-鉛同(tong)(tong)位素定年(nian)(nian)結(jie)果(guo)為16.35億年(nian)(nian)，為新(xin)發現的(de)(de)化(hua)石(shi)提(ti)供了直接的(de)(de)年(nian)(nian)齡約束(shu)。從2015年(nian)(nian)研究(jiu)這(zhe)個(ge)課題，到(dao)2021年(nian)(nian)發現，再(zai)到(dao)今(jin)天得到(dao)認證，朱茂炎帶著苗(miao)蘭云他們(men)(men)(men)用八年(nian)(nian)年(nian)(nian)復一(yi)年(nian)(nian)的(de)(de)實驗(yan)，將(jiang)多(duo)細(xi)胞(bao)真(zhen)核(he)生物(wu)(wu)出(chu)現的(de)(de)時間進一(yi)步提(ti)前了7千萬年(nian)(nian)。為推(tui)斷，安上了“實錘”。

遠古生命進行曲：真核生物最后共同祖先應不晚于16.3億年之前的古元古代晚期

揚子晚報(bao)記者了解到，這批發現的(de)(de)化石(shi)標(biao)本一(yi)共278枚(mei)，它們是(shi)由單列細胞組(zu)成的(de)(de)無分枝(zhi)的(de)(de)絲狀體(ti)(ti)，絲狀體(ti)(ti)直徑20-194微米(mi)不(bu)等，最長(chang)可達860微米(mi)，無外鞘。因保(bao)存不(bu)完整，完整的(de)(de)絲狀體(ti)(ti)長(chang)度未知。

“當初(chu)的研(yan)究者將這些化石(shi)解(jie)釋(shi)為原始(shi)綠藻，或許(xu)因為化石(shi)圖(tu)片不清晰(xi)，生(sheng)物學解(jie)釋(shi)的證(zheng)據(ju)不夠(gou)充分，故自(zi)1989年報道以來并未引起國內外(wai)同行的關注。”朱茂炎說，此次(ci)研(yan)究中一個重要的新發現是，壯(zhuang)麗青山藻的部分細胞內含有直徑約15-20微(wei)米大(da)小的圓(yuan)形結(jie)構(gou)，位于細胞的中間或接(jie)近(jin)橫向細胞壁的位置。圓(yuan)形結(jie)構(gou)形態(tai)完整規則，質(zhi)地(di)均勻(yun)，大(da)小和形態(tai)上可與現生(sheng)的某些真(zhen)核藻類(lei)(lei)的無(wu)性孢子類(lei)(lei)比，被解(jie)釋(shi)為一種繁殖(zhi)細胞。

“目前學界(jie)(jie)普遍接受的(de)真核(he)生物最早(zao)化石記錄發(fa)現(xian)于我國(guo)華北和澳大(da)利亞(ya)北部距今約16.5億年(nian)(nian)之(zhi)前的(de)古(gu)元古(gu)代晚期地層中。”朱茂炎表示，如果壯麗(li)青山藻可(ke)以確(que)認為(wei)是營光合作用的(de)真核(he)藻類(lei)，那么(me)真核(he)生物最后共同祖先應不晚于16.3億年(nian)(nian)之(zhi)前的(de)古(gu)元古(gu)代晚期，比(bi)當前學界(jie)(jie)普遍接受的(de)時間提前了(le)近6億年(nian)(nian)之(zhi)久，為(wei)進(jin)一步揭示復(fu)雜(za)生命的(de)起源(yuan)和早(zao)期演(yan)化過程的(de)奧秘以及(ji)元古(gu)宙地球環境演(yan)變提供了(le)新(xin)的(de)思考。

眾(zhong)所周知(zhi)，生物(wu)(wu)演(yan)(yan)化遵循著從(cong)(cong)簡單(dan)到復雜，從(cong)(cong)低等(deng)到高等(deng)，從(cong)(cong)水生到陸(lu)生的(de)(de)(de)(de)演(yan)(yan)化規律。那(nei)么(me)，地(di)球早期(qi)的(de)(de)(de)(de)生命(ming)(ming)形態是(shi)(shi)什么(me)樣(yang)子的(de)(de)(de)(de)？生命(ming)(ming)演(yan)(yan)化過(guo)程(cheng)中又(you)經歷了(le)哪些大(da)事件呢(ni)？38億年前的(de)(de)(de)(de)地(di)球火山活(huo)動(dong)頻繁，構造運動(dong)強烈。原始(shi)(shi)海洋是(shi)(shi)熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)，甚至是(shi)(shi)沸騰(teng)的(de)(de)(de)(de)，而原始(shi)(shi)大(da)氣是(shi)(shi)缺氧的(de)(de)(de)(de)，充斥(chi)著甲烷、硫化氫(qing)等(deng)，只有嗜熱(re)(re)嗜鹽的(de)(de)(de)(de)細菌類才能(neng)夠在如此(ci)惡(e)劣的(de)(de)(de)(de)環境中生存。這(zhe)類最古老的(de)(de)(de)(de)生命(ming)(ming)代(dai)謝方式可能(neng)是(shi)(shi)化學無機自養的(de)(de)(de)(de)，以二氧化碳為食物(wu)(wu)，通過(guo)硫呼吸(xi)。

但由于(yu)真核生(sheng)物(wu)的(de)代(dai)謝(xie)方式屬于(yu)有(you)氧(yang)(yang)(yang)(yang)代(dai)謝(xie)，為需氧(yang)(yang)(yang)(yang)過程(cheng)，其過程(cheng)離不開氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)，因此真核生(sheng)物(wu)只能(neng)在地(di)球(qiu)(qiu)大氣(qi)圈(quan)(quan)中含氧(yang)(yang)(yang)(yang)量(liang)達到(dao)一定程(cheng)度(du)時出現(xian)。“我們(men)目前做(zuo)的(de)工作實際上(shang)也可以驗證當時的(de)海洋環境和主流(liu)推論得一不一樣。”苗蘭(lan)云表(biao)示，研究對(dui)于(yu)了解真核生(sheng)物(wu)起源(yuan)與早期演(yan)化具有(you)重要作用。地(di)球(qiu)(qiu)環境變化不僅影響著生(sheng)物(wu)圈(quan)(quan)，而且與其他圈(quan)(quan)層的(de)變化能(neng)夠(gou)建立耦(ou)合關系。以地(di)球(qiu)(qiu)系統(tong)科學(xue)為理念(nian)，將生(sheng)物(wu)圈(quan)(quan)與其他圈(quan)(quan)層，進行(xing)多尺(chi)度(du)、多角度(du)、多學(xue)科的(de)交叉(cha)融合，有(you)助于(yu)探索地(di)球(qiu)(qiu)早期生(sheng)命的(de)演(yan)化歷程(cheng)。

實習生 王信辰

揚子晚(wan)報/紫牛新聞記(ji)者 徐媛園(yuan)

校對 李海慧