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動物的早期行為和早期海綿骨針的生物礦化方面研究又取得新進展

遺跡化石Yichnus levis化石及其切片

遺跡化石Yichnus levis化石及其切片

以碳質壓膜形式保存的海綿化石精美瓶狀海綿Vasispongia delicata(a)及其發育的主要為有機質成分的微礦化骨針(包括保持精美的軸絲;b)

以碳質壓膜形式保存的海綿化石精美瓶狀海綿Vasispongia delicata(a)及其發育的主要為有機質成分的微礦化骨針(包括保持精美的軸絲;b)

精美瓶狀海綿Vasispongia delicate 的復原示意圖(a)及對應的海綿動物演化譜系和可能的分類位置(b)

精美瓶狀海綿Vasispongia delicate 的復原示意圖(a)及對應的海綿動物演化譜系和可能的分類位置(b)

(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學院南京地質古生物研究所:長期以來,中國科學院南京地質古生物研究所和美國弗吉尼亞理工大學古生物學家團結合作,在早期生命研究領域取得了一系列的重要成果。最近,他們在動物的早期行為和早期海綿骨針的生物礦化方面又取得了新的進展,兩項成果分別發表在Geology和Nature Communications上。

早期動物的行為受氧氣控制

地球化學證據表明埃迪卡拉紀末期(551~539百萬年前)海水經歷了廣泛的缺氧和劇烈的氧化還原條件的變化,這一變化直接影響動物的分布和行為。然而,通過化石反映這種變化的研究幾乎沒有。

近日,南京古生物所早期生命研究團隊袁訓來研究員、陳哲研究員、周傳明研究員與弗吉尼亞理工大學肖書海教授合作研究,在Geology雜志上發表了題目為“Surfing in and on microbial mats: Oxygen-related behavior of a terminal Ediacaran bilaterian animal” 文章,認為早期動物的行為受海水中氧氣含量的控制。

他們在三峽地區埃迪卡拉系燈影組發現的遺跡化石新屬種Yichnus levis,由一系列不連續的紡錘形潛穴組成。通過分析,推測Yichnus levis代表了動物不斷地鉆入和鉆出藻席層的行為,這一行為可能與當時海洋底層藻席產氧有關。雖然埃迪卡拉紀大氣中氧含量已明顯增加,但氧含量水平存在著明顯的短期波動。新發現的遺跡化石穿插在藻席層中,水體中與藻席層中氧含量的差異(現代藻席層中的日夜含氧量變化異常明顯)可能導致了該造跡動物在藻席層和水體間進行規律的反復運動。

論文相關信息:Shuhai Xiao*, Zhe Chen, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan*, Surfing in and on microbial mats: Oxygen-related behavior of a terminal Ediacaran bilaterian animal. Geology doi: https://doi.org/10.1130/G46474.1

早期海綿骨針的生物礦化

海綿是地史上最早出現的動物之一。硅質或鈣質骨針是古生物學家識別海綿化石的重要標志之一,寒武紀至現今的大部分海綿具有礦化骨針,但是,海綿骨針是如何出現、何時出現一直存在爭議。

近日,南京古生物所早期生命研究團隊萬斌副研究員和袁訓來研究員參與的一項中美國際合作項目取得重要進展,在Nature Communications雜志上發表了題為“Spiculogenesis and biomineralization in early sponge animals”的文章,為認識海綿骨針的早期演化提供了新的證據。

該文報道了一類體型較小、以碳質壓膜形式保存的海綿化石新屬種:精美瓶狀海綿Vasispongia delicata。化石產自安徽省休寧縣寒武紀早期的荷塘組黑色泥巖中。不同于常見的發育完全礦化骨針的海綿動物,這類海綿化石的特別之處在于其骨骼主要是由微礦化的硅質骨針以及完全沒有礦化的有機質骨骼組成。因此,它有可能代表了一類處于完全沒有礦化骨針的海綿動物和發育完全礦化骨針的海綿動物之間的過渡類型。這類化石的發現印證了海綿骨針中有機大分子對生物礦化硅的形成起到了關鍵的調節作用;而最早的海綿動物可能個體很小,并且沒有發育礦化古骨針,而是發育有機質的骨骼。該發現為古生物學家今后尋找前寒武紀的海綿動物化石提供了新的指導思路:或許那些在前寒武紀以碳質壓膜形式保存的疑似海綿動物的化石,值得被重新關注。 

論文相關信息:Qing Tang, Bin Wan, Xunlai Yuan, A.D. Muscente, Shuhai Xiao*, 2019. Spiculogenesis and biomineralization in early sponge animals. Nature Communications 10, 3348.

相關研究得到中國科學院科技先導專項(B類)、中國科學院重點項目、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、現代古生物學和地層學國家重點實驗室基金、美國地質學會和美國國家科學基金會的聯合資助。




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