化石

进化新知

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6亿年前胚胎状化石的真面貌

胚胎化石（Megasphaera）的早期发育阶段。(a)单个细胞期；(b)Parapandorina期；(c-h)Megaclonophycus期。

包含细胞分裂结构的Megaclonophycus状化石。显示内部细胞开始出现分化现象。

产自我国贵州埃迪卡拉系陡山沱组磷块岩中约6亿年前的瓮安生物群，是研究多细胞真核生物早期演化的一个重要窗口，其化石以磷酸盐化的形式保存了精美的细胞结构。1998年，有两篇独立完成的有关瓮安生物群的文章同时在英国《自然》（Nature）和美国《科学》（Science）杂志上发表，其中《自然》文章将瓮安生物群中的一类以等体积细胞分裂（细胞数以2n的级数增加，细胞总体积不变，单个细胞体积呈指数递减）为特征的球状化石解释成动物胚胎化石。自此以后，它们一直受到演化生物学家和古生物学家的高度关注。传统上，都是通过酸蚀法从灰色磷块岩中得到的三维保存化石，虽然这些胚胎状化石保存精美，但结构简单，因此，有关它们的亲缘关系一直争议不断，如属于何种动物的胚胎？属于动物还是藻类？甚至于有学者认为它们属于原生动物，中生粘菌虫（mesomycetozoean），或硫细菌。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究组另辟蹊径，选取了以前容易被人们忽视的黑色硅质磷块岩，磨制岩石薄片进行镜下观察。此种方法虽然得到的是二维平面保存的化石，但是却能保存更精美的细节。研究人员通过近千余片薄片观察，发现了数百余枚保存了内部微细结构的动物胚胎状化石。这些化石内部不仅具有以前报道的内部细胞分裂特征，内部细胞从1个至2n的球体都有发现，而且更重要的是，发现了以前从未见过的内部细胞具有分化的特点。从薄片中可以观察到，这些球状化石内部细胞分裂到数百个之后，出现了营养细胞和繁殖细胞的分化，并且繁殖细胞包裹在一个囊壳内，一直进行细胞分裂和生长，细胞数达到了数百数千个。这一特点显示了，以前文献中解释成节肢动物、腔肠动物、软体动物和海绵动物等冠群动物（crown group）的胚

胎，以及团藻、中生粘菌虫、原生动物和硫细菌的说法都值得怀疑。新发现几乎否定了以前关于这些动物胚胎化石的所有解释，充分证明它们不属于冠群动物（节肢动物、腔肠动物、软体动物等）胚胎、团藻、中生粘菌虫、原生动物或硫细菌，而属于有细胞分化的多细胞真核生物，可能是某种基干类群动物或者某种多细胞真核藻类。研究表明，当时多细胞生物体内已经同时具有营养细胞和生殖细胞的分化，以及细胞阶段性死亡的现象，这些特征为多细胞生物进行组织分化、器官分化、以及形态多样性出现奠定了生物学基础。(Nature 2014，doi:10.1038/nature 13766)

包含多细胞结构（套娃结构）的Megaclonophycus状化石，显示细胞分化并持续分裂生长，在球体内部形成细胞团。

第一块确切的"伪郭公虫"化石

伪郭公虫科（Derodontidae）是现生多食亚目甲虫中较小且原始的一个科，仅有4属23种。伪郭公虫科在系统位置上较独立，其自成一个总科，即伪郭公虫总科（Derodontoidea）。最近，研究者在内蒙古宁城县道虎沟村的中侏罗世道虎沟生物群首次发现了确切的伪郭公虫化石，确立了一新属一新种Juropeltastica sinica。该伪郭公虫化石较小，体长不足3毫米，只有通过显微镜才能观察到其真实面貌。从形态上来看，它的头部长有一对复眼、一对单眼，两只触角，每只触角有11节，末端膨大三节，前胸背板边缘齿状构造，腹部有五节，一对鞘翅边缘长有像盾牌一样的盾边。根据这些保存完好的重要鉴定特征，该化石种可归入现生Peltasticinae亚科，与现生Peltastica属较接近。该化石为目前已知第一块确切的伪郭公虫科甲虫化石，不仅将该科的化石记录提前了约1.65亿年，将对多食亚目甲虫乃至整个鞘翅目的系统发生与谱系年代分析具有重要意义。（Eur.J.Entomol. 2014，111:299-302）

化石七鳃鳗的生活史

七鳃鳗和盲鳗是如今世界仅存的为数不多的无颌类脊椎动物。无颌类在古生代曾十分繁盛，最早见于早奥陶世，尤其在志留纪中晚期与泥盆纪的地层中颇为常见，后来被有颌类代替。七鳃鳗从古生代繁衍至今，形态上变化甚小，为

认识早期脊椎动物的演化史提供了丰富信息。七鳃鳗是个体发育史中存在"变态"现象的少数脊椎动物之一，其生命周期始于漫长的（长达7年甚至更久）幼体期，尔后经历特殊的变态过程进入成年期,此时其解剖特征和生态习性与幼体已迥然不同。七鳃鳗幼体只能存活于淡水，寄生的成体除因产卵溯河而上外，多半时间生活在海洋，非寄生生活的七鳃鳗由海洋寄生型祖先繁衍而来并终生囿于淡水。虽然现生七鳃鳗的许多成体特征在泥盆纪晚期（约3.6亿年前）已出现，但由于缺乏化石材料，人们对其知之甚少。在七鳃鳗漫长的生命历史中，其化石记录却极为零星和残破。1968年，美国古生物学家在伊利诺伊州的距今三亿年前的石炭系海相地层中，发现了第一枚七鳃鳗化石，发表在同年的《科学》杂志上。1983年，一位法国科学家与美国科学家联袂在美国蒙大拿州的石炭系海相地层中发现了另一新的七鳃鳗化石。2006年，中国古生物学家在内蒙古宁城的下白垩统的义县组发现了生活于淡水环境的七鳃鳗类化石。化石命名为"孟氏中生鳗"(Mesomyzon mengae)，保存较好，许多重要的形态特征得以确认。近期，研究者根据产自内蒙古早白垩世地层的孟氏中生鳗新材料，首次识别了该化石七鳃鳗的幼体和变态期幼体。这些幼体七鳃鳗的形态特征和生活习性与其现代后裔几乎没有差别，且与现代七鳃鳗幼体一样以滤食泥砂中动、植物碎屑为生。而体量较大的变态个体特征也与现生七鳃鳗变态期早期阶段所出现的变化一致。这一新发现，不仅首次记录了化石七鳃鳗的幼体和变态期幼体特征，而且显示现代七鳃鳗独特的三期生命史早在距今1.25亿前的早白垩世晚期即已成型并保持至今。（PNAS 2014，111| no.43：15486-15490）

体内受精的盾皮鱼

有颌类脊椎动物的繁殖包括体内和体外受精两种方式，通常认为体内受精可能是从体外受精进化而来，而不是相反。在体内受精过程中，雄性交配器官，比如某些鲨鱼身上的盆腔器官等会附着在雌性身上。科学家曾在盾皮鱼这类已灭绝的有颌鱼类身上找到这类器官，这意味着体内受精或曾是史前有颌鱼类最初的繁殖方式。但是，科学家还需要更多证据证明这并不是特定盾皮鱼才有的特点。近期，研究者通过对一定数量的生活在距今3.85亿年前的反弓盾皮鱼进行深入研究，结果发现雄性的反弓盾皮

鱼拥有交配器官，而雌性生有成对的真皮平板状结构，研究者认为这有助于交配。这项发现意味着交配行为在反弓盾皮鱼中很普遍，并且有颌脊椎动物交配行为的起源发生在其进化的最初阶段。此外，该研究也暗示体外受精这种大多数现存硬骨鱼所采用的繁殖方式可能是从体内受精进化而来。(Nature 2014，doi:10.1038/ nature13825）

巴西发现新种翼龙

近期，巴西古生物学家在巴西南部的一个白垩纪沙漠的丘间湖泊沉积中发现了一个翼龙化石骸骨层，它们属于同一新种类，至少含有47个个体，翼展在0.65-2.35米之间。对认识这类飞行爬行动物提供了新材料。经研究，该化石翼龙被命名为多氏古神翼龙（Caiuajara dobruskii），为迄今为止无齿的古神翼龙科地理位置最南的记录。多氏古神翼龙与该类群所有的其他成员都不同，头部长着奇怪的骨冠，颇似蝴蝶的翅膀。多氏古神翼龙生活在大约8000万年前，它们的骨冠随着不断成长，而改变其大小和方向，此外它们还具有群居生活习性，在非常年轻时期就已发育形成飞行双翼。（PLOSONE 9(8):e100005）

怪诞虫的身世

怪诞虫是古生物学中极具传奇色彩的化石生物，它们生活在5.05亿年前的寒武纪生命大爆发时期，化石发现于加拿大落基山脉布尔吉斯页岩层。因为它们与现代动物缺少明显的相似性特征，因此怪诞虫与其他当代"多腿虫"的关系存在很大争议，很难确定它们的进化起源。而且，最初研究者将怪诞虫的身体颠倒过来，背部的刺状结构被认为是腿部，而真实的腿部曾被认为是背部的触须，它的头部被错误地认为是尾部。然而，最新的研究显示，怪诞虫的爪子上有叠状角质层，类似于俄罗斯套娃结构，与现代天鹅绒虫十分接近。也就是说，怪诞虫可能与现代天鹅绒虫具有一定的亲缘关系。科学家经常认为现代动物成形于寒武纪生命大爆发时期，但是生物进化是一个逐渐过程，现今复杂的解剖结构是逐步形成的。通过解密类似怪诞虫的'过渡物种化石'，可以确定不同生物类群如何逐渐进化成为现代生物。（Nature 2014，514：363-366）

热河生物群及缅甸琥珀直翅目昆虫

义县组的短脉螽化石

缅甸琥珀中的短脉螽化石

短脉螽总科（Elcanoidea）是直翅目昆虫中已经绝灭的一个类群，其分类位置至今仍然存在非常大的分歧，该类群早先被认为是螽斯亚目的基干类群，还有学者认为它是蝗亚目的祖先类群。该类群最早发现于英国普尔贝克灰岩层，而该地也是短脉螽类昆虫研究最为详细的地区。我国短脉螽类昆虫以往报道十分稀少，仅有两个不完整的侏罗纪前翅标本被描述。近期，研究者在内蒙古和辽宁的下白垩统义县组地层中发现了保存完整的短脉螽类昆虫化石新类型，通过对新材料的研究建立一新种Panorpidium yixianensis。该新种是英国普尔贝克常见类型Panorpidium属在热河生物群的首次发现。该属也是直翅目唯一广泛分布于欧亚大陆的类型，为欧洲白垩系与辽西的对比提供了新材料。另外，研究者同时还报道了发现于缅甸琥珀的短脉螽科新材料。根据最新的年代学数据，缅甸琥珀的时代被认为是塞诺曼期（距今0.99亿年），发现于缅甸琥珀中的短脉螽被认为是短脉螽科最后的孑遗。（Cretaceous Research，DOI:10.1016/j.cretres.2014.05.004）

临夏弓颌猪

弓颌猪（Chleuastochoerus）是生活于晚中新世-早上新世亚洲北部的一类小型土著猪科动物，自Pearson在1928年建立该属以来，已报道的弓颌猪材料多发现于中国北方，且均被归入斯氏弓颌猪（C.stehlini）一个种。2009年，俄罗斯古生物学家根据发现于俄罗斯图瓦共和国境内的弓颌猪材料建立了一个新种图瓦弓颌猪（C.tuvensis）。近期，研究者又报道了产自临夏盆地的一种新弓颌猪——临夏弓颌猪（C.