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山东新发现拉伸纪宏体化石生物群
2020-06-23 | 编辑: | 【

  多细胞宏体真核生物的出现是地球生命进化史上极为重要的革新事件,生物开始多细胞化以后,才逐步产生细胞的分化,从而实现器官的分化以及出现各种复杂的形态和功能。从寒武纪至今的生命历史中,复杂的多细胞生物是地球生物圈的主体,植物、动物和大型真菌占据了陆地生态系统,而海洋生态系统中则以动物和海藻为主,它们在现代海洋生态系统中起着重要的生态和生物地球化学作用。但在寒武纪之前,多细胞生物是在何时、何种环境背景下以何种形态由微小的、单细胞生物演化而来?要回答这些问题,只有保存在更古老岩层中的生物化石才能提供最直接的证据。

  分子钟研究显示,多细胞真核生物的主要类群(植物、动物和真菌)在新元古代早期的拉伸纪甚至更早的时代即已起源,其中藻类的演化历史可追溯至古元古代或中元古代。然而,生物标记化合物保存下来的分子化石表明,在新元古代大冰期之前的海洋中,原核生物是主要的初级生产者,直到新元古代大冰期藻类才初步具备了生态优势,并逐渐成为海洋中主要的初级生产者。在新元古代早期的拉伸纪,宏体藻类的化石记录非常稀少。与新元古代晚期的埃迪卡拉纪宏体藻类化石群相比,拉伸纪的宏体藻类化石群,多样性通常低很多,藻类的形态也相对简单。

  最近,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的庞科副研究员、王伟副研究员、吴承羲等研究者与山东科技大学陈雷教授、李光金博士等通过多年的化石挖掘和合作研究,从华北地台山东安丘地区的拉伸纪地层土门群石旺庄组(距今约9.1-7.2亿年)中报道了一个丰富的、保存精美、形态多样的宏体藻类化石生物群。相关成果已于近期发表在地学类学术期刊《前寒武纪研究》(Precambrian Research)上。

  石旺庄组生物群以布尔吉斯页岩型的形式保存为碳质压膜,由1216种以及1个未命名丝状体组成,包括新建立的16种:Anqiutrichoides constrictus n. gen. and sp.Eosolena magna n. sp.Protoarenicola baishicunensis n. sp.Protoarenicola shijiacunensis n. sp.Pararenicola gejiazhuangensis n. sp. 和Sinosabellidites huangshanensis n. sp.。石旺庄生物群的属种多样性,远大于以往发现的其他拉伸纪化石生物群,几乎可以与埃迪卡拉纪的化石生物群,如蓝田生物群、庙河生物群中的藻类多样性相比较。

  石旺庄生物群,含有11中真核宏体藻类化石、4种蓝细菌化石,以及2种生物属性未知的类型。3种宏体化石,包括ChuariaAnqiutrichoides constrictusEosolena magna,保存了精美的多细胞结构。其中,Anqiutrichoides constrictusEosolena magna由亚毫米-毫米级的巨型细胞组成丝状体,为多核的(一个细胞内含有多个细胞核)多细胞绿藻化石。7种宏体化石,包括Protoarenicola baiguashanensisProtoarenicola baishicunensisProtoarenicola shijiacunensisPararenicola huaiyuanensisPararenicola gejiazhuangensisSinosabellidites huainanensisSinosabellidites huangshanensis,为具有精细横向环纹结构的多核管状藻类(整个管状体为具有多个细胞核的单个细胞)。其中,Protoarenicola属的管状体一端具有圆盘状固着器,Pararenicola属的管状体一端具有开口、另一端封闭,而Sinosabellidites属的管状体则两端均封闭。

  石旺庄生物群的发现,为我们认识新元古代大冰期之前的宏体藻类面貌提供了重要的直接证据,表明真核生物的某些进化分枝可能通过简单的多细胞化或多核体形式实现了宏体化,并为最终出现的复杂多细胞化铺平了道路。石旺庄生物群丰富、多样的藻类化石亦表明,在拉伸纪的宏体藻类的多样性被严重低估,它们可能已经开始在全球范围内(或至少在局部)起到了重要的生态和生物地球化学作用。

  此外,石旺庄生物群中的Chuaria-Tawuia组合和Sinosabellidites-Protoarenicola-Pararenicola组合为典型的拉伸纪化石属种组合,具有重要的生物地层学意义,表明石旺庄组为拉伸纪沉积的地层。

  此项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院、现代古生物学和地层学国家重点实验室、山东科技大学等相关项目的联合资助。

  论文相关信息:Li, G#., Chen, L.#*, Pang, K.*, Zhou, G., Han, C., Yang, L., Lv, W., Wu, C., Wang, W., Yang, F. An assemblage of macroscopic and diversified carbonaceous compression fossils from the Tonian Shiwangzhuang Formation in western Shandong, North China. Precambrian Research,2020, 346: 105801.


1 石旺庄生物群中的Chuaria circularis和Chuaria多细胞聚集体 (A-C)、Tawuia dalensis (E-G)、Vendotaenia sp. (H-I)、Mucoplagum primitivum (J)、Glomulus filamentum (K)、未命名丝状体(L)以及Beltina danai (M)


2 石旺庄生物群中的Protoarenicola baiguashanensis (A-B)、Protoarenicola baishicunensis n. sp. (C-E)、Protoarenicola shijiacunensis n. sp. (F-G);Pararenicola huaiyuanensis (H-I)、Pararenicola gejiazhuangensis n. sp. (J–K) ;Sinosabellidites huainanensis (L)、 Sinosabellidites huangshanensis n. sp. (M)

山东新发现拉伸纪宏体化石生物群

图3 石旺庄生物群中的Anqiutrichoides constrictus n. gen. and sp. (A-E)和Eosolena magna n. sp. (F-J)







 
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