前寒武纪单细胞球形化石的假胞内结构

真核细胞的出现,在地球早期生命演化上是一次翻天覆地的重大事件.因此,寻找地球上早期真核生物的化石记录,已成为当前前寒武纪生命研究中最活跃的课题之一.地球上最早的真核细胞出现在什么时候?最早的真核生物是什么?它具有什么样的形态特征?目前古生物学家和生物学家正围绕这些问题展开了激烈的争论.     

六亿年前的地衣

近十年来，“瓮安生物群”的发现是地球早期生命研究领域的重大事件之一。“瓮安生物群”是一个生活在距今约六亿年前浅海中的、以真核生物为主体的生物群，其中的生物化石都是以立体形式保存在磷块岩之中。该化石生物群是新元古代大冰期之后和寒武纪生物大爆发之前真核生物辐射的典型代表。自20世纪80年代发现以来，先后报道了数量众多且具有细胞结构的红藻和绿藻、单细胞浮游藻类、动物胚胎、腔肠动物和一些其他类型的可疑动物化石。新发现的地衣化石也是保存在贵州省瓮安磷矿距今约六亿年的黑色磷块岩中，它们是由球状蓝藻和真菌组成，真菌的丝状体环绕球状蓝藻分布，部分丝状体的一端还与一个梨形的真菌孢子相连。从蓝藻和真菌的保存来看，它们与泥盆纪和现代的地衣具有类似的结构特点。     

寒武纪软舌螺壳体形态解剖研究与冠轮动物演化

软舌螺是一类寒武纪出现并于二叠纪末灭绝的古生代海生无脊椎动物,具有重要的地层划分与对比意义.但是对于该动物本身生物属性等问题一直莫衷一是,近年中国寒武纪早期的特异型埋藏化石库中发现了大量保存软躯体的珍稀软舌螺动物化石.结合华南、华北同期碳酸盐岩沉积地层中的壳体化石,系列报道将软舌螺的化石生物学、壳体矿化和分类系统学研究推到新的高度,为探讨寒武纪大爆发壳体动物的演化,尤其是冠轮动物的系统学提供新的化石证据.澄江动物群的直管螺目三槽螺属化石发现保存有粗大的扇状触手器官,其基部可以在壳体内自由伸缩,与触手基部固定的触手冠动物明显不同,表明软舌螺与触手冠动物具有不同的生理结构和取食机制.综合最新微细结构的发现,支持软舌螺是一类与软体动物关系紧密的冠轮动物.软舌螺新材料的研究对寒武纪大爆发后生动物的演化提出了新的科学问题:后生动物在矿化体制发生演化中到底是整个壳体出现早,还是多骨片的骨骼系出现早——即形态上完整的生物壳体是由多个骨片愈合而成,还是反之.如何将矿化的整壳和骨片系与壳体内部组织器官和显微结构进行有效的极向系统分析,是未来冠轮动物进化生物学和古生物系统学研究的共同挑战.     

古胚胎化石——寒武纪大爆发的历史见证

在动物学中,通常把动物个体发育中从受精卵到孵化的这一阶段称为胚胎.现代胚胎学系研究生物胚胎的学科.而化石胚胎学在以往的古生物学研究中尚未被重视,其原因在于除脊椎动物外,无脊椎动物的卵及胚胎个体微小,且无矿化的外壳包封.因此,它们难以保存为化石,更难以为研究者所发现和认识.迄今为止,已报道的少数几例无脊椎动物卵化石仅为微小球状体,缺乏可鉴定的特征[1].胚胎化石更为罕见,已报道的一例为中寒武世的微小球体.其表面具多边形结构,该结构被解释为节肢动物胚胎的囊胚细胞[2].但是,这一报道由于化石数量较少,且保存质量较差,未能反映…     

微生物与人类

<正>微生物学发展及作用微生物学一般定义为研究肉眼难以看清微小生物生命活动的科学。这些微小生物包括:无细胞结构不能独立生活的病毒、细菌、真菌、单细胞藻类、原生动物等。目前已知生物种类有200万,虽     

紫菜丝状体阶段叶绿体的形态

在植物界的进化中,尤其在藻类的进化中,叶绿体的形态经历了长期的演变过程。藻类的叶绿体有星状、杯状、网状、带状和盘状等多种形状;每个细胞中的数目有一个、少数几个或许多个;在细胞里的位置有轴生或侧生。一般认为,总的进化趋势是从被认为是最原始类型的单个轴生的星状叶绿体——这种存在于较为低等的藻类的细胞里,演变到高等藻类和其他高等植物(包括苔藓植物和维管植物)所共有的多数侧生的盘状叶绿体,后者被认为是最先进的。因此,在研究藻类分类和进化时,叶绿体的形态是一个重要的根据。     

动物在5.2亿年前首次享受自由呼吸

<正>地球上的生命可能在35亿年前就出现了,早期生命是没有细胞核的原核生物,当时大气中的氧气含量不到现今水平(21%)的十万分之一.大约在20多亿年前真核生物开始出现,与当时大气中氧气含量增加到现今水平的1%以上相关.而复杂的多细胞生物直到8~6亿年前才开始逐渐繁盛,这也与氧气含量增加到现今水平的10%以上有关.但宏观双侧对称动物直到5.4亿年前起始的寒武纪早期才开始大量出现,并迅速辐射和多样化,被演化生物学家称为"寒武纪大爆发".在地球漫长历史中的这一短期内的生命快速演化曾使达尔文非常困惑.其原因至今依旧是生物     

复杂生物的起源和早期演化

复杂生物,包括动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等,它们是寒武纪至现今地球生物圈的主体.根据化石记录,地球生命自38亿年前起源以来,有近30亿年是单细胞的微体生物世界,直到距今10～8亿年的新元古代早期,复杂生命才开始出现.成冰纪可靠的化石记录极少,我们对这近1亿年生命史的认识非常有限.在埃迪卡拉纪,丰富的化石记录和分子钟的估算结果均指示,复杂生物已经发生了适应辐射,也进一步诠释了达尔文的自然选择学说.现如今,如果还以宏体复杂生物化石的大量出现来定义“显生宙”,它应该包括埃迪卡拉纪更为合适.距今18～8亿年的元古宙中期是地质历史上持续时间最长、环境最为稳定的时期,生物演化也似乎处于停滞状态,被地质学家称为“枯燥的十亿年”.本文根据现代生物学的研究进展,结合以往报道的化石资料,特别是对近年来中国一系列新化石的发现进行综合分析,认为:正是在这长期稳定的环境中,原生生物和原核生物悄然地发生了寄生、共生和基因转移等一系列相互作用,演化出了复杂生物各大类型的单细胞祖先,并进一步实现了多细胞化和细胞分化,“枯燥的十亿年”并不“枯燥”,它建造了复杂生命的根基.     

藻类生物质能源的开发及其思考

藻类是一群含叶绿素及其他辅助色素的低等植物，藻体为单细胞、群体或多细胞叶状体，无真正的根茎叶，藻体所有细胞都能吸收营养物质进行光合作用，制造有机物。藻类绝大多数水生，少数陆生，在世界各地的潮湿地区均有分布。不少藻类能在细胞内大量积累甘油三酯。可达其干重的20％～70％，极有希望成为制备生物燃料的大宗原料来源。     

水平基因转移在生物进化中的作用

水平基因转移现象的发现揭示出生物进化的另一条途径,并引发研究人员对生物进化描述方式进行更多的思考和讨论.目前普遍认为,水平基因转移在原核生物和单细胞真核生物中发生较为频繁,并且是二者进化的重要动力,但在多细胞真核生物中,其发生范围及进化意义尚存争议.本文列举原核生物、单细胞真核生物以及多细胞真核生物3个重要类群(动物、植物、真菌)中已被报道的部分研究实例,分析水平基因转移在这些类群进化过程中的作用及其产生的影响.此外,还简要地介绍了目前水平基因转移常用的检测手段、可能的发生机制以及其发生的倾向性,并对未来多细胞真核生物水平基因转移事例的发现作出预测.     

贵州前寒武纪陡山沱组磷酸盐化胚胎和幼虫化石及其亲缘性

贵州瓮安前寒武纪陡山沱组含磷沉积保存了大量精致的生物结构, 它们多数为微型球状, 代表海藻, 疑源类和处于不同发育阶段的不同动物类型的胚胎. 文中报道了其中与腔肠动物有亲缘关系的胚胎和幼虫. 这些胚胎由早期卵裂胚胎和双层状原肠胚所组成. 它们均属于等大、辐射全卵裂类型. 原肠胚多数具较大的原肠腔, 原肠腔内充满了由卵黄递降所形成的有机残余. 通过透射光学显微镜观察所发现的卵形或纺锤形浮浪幼虫状构造大多缺乏口, 肠胃腔为卵黄递降物所充满. 它们很可能代表非取食性的幼虫. 只有少数浮浪幼虫具中空的肠胃腔和位于狭窄一端的口. 将这些化石解释为取食性的幼虫. 以上与腔肠动物可能具亲缘关系胚胎的研究将为动物起源提供一个新的视角.     

紫阳动物群:华南一个早奥陶世斜坡相化石库

陕西省紫阳县洄水镇早奥陶世地层中发现了一个以完整保存的三叶虫化石为主,兼有笔石、腕足动物、节肢动物、遗迹化石等多个门类化石的特异埋藏生物群——紫阳动物群.经初步研究,该动物群中三叶虫化石主要有Seleneceme, Niobe, Nileus, Ampyx, Degamella, Borogothus, Geragnostus, Dividuagnostus等;笔石主要包括Tetragraptus和Paratemnograptus等;腕足动物则主要有Tritoechia和Lingulella等.这是一个以三叶虫占优势、处于较深水斜坡相的特殊埋藏动物群,其中三叶虫兼具有寒武纪Ibex动物群和奥陶纪Whiterock动物群的过渡特征.该动物群的发现和研究将为奥陶纪生物多样性大辐射提供重要化石证据,也为扬子西北缘斜坡相生物多样性辐射研究提供了新的化石材料.     

中国五台绿岩带2.52 Ga枕状熔岩中候选生物改造结构的生物成因性和同生性评估

栖居于海底熔岩基底中的微生物能够侵蚀火山玻璃, 形成微米级的孔洞和钻穴. 这些生物改造的遗迹被矿化后, 即使保存它们的火山玻璃经历了变形和改造成为变质矿物后, 矿化的结构也能够保存下来. 这些生物改造结构的化石记录所赋存的岩性远远超出了原位洋壳火山玻璃的范围. 它们可见于蛇绿岩和前寒武纪绿岩带的变火山玻璃中. 本文报道了中国五台山25.2亿年拉斑质枕状熔岩薄片中发现的丝状体型生物显微结构. 而且, 五台绿岩中发现的微结构在大小、形态和分布上都可以与其他产在太古宙绿片岩相枕状熔岩中的生物蚀变结构相对比. 榍石LA-MC-ICP-MS U-Pb原位定年分析给出的年龄是(1.81±0.12) Ga (2σ, n=22, ²⁰⁶Pb/²³⁸U 加权平均). 该年龄提供了这些生物蚀变结构矿化的最小年龄, 并与区域变质事件年龄相当. 这个年龄也代表这些生物蚀变时间的最小年龄估计, 从而支持晚太古宙海底生物圈的存在.     

金鱼β-catenin以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1的表达

β-catenin基因是脊椎动物背部中轴结构形成的必需基因. 近年的研究发现, 在斑马鱼和爪蟾中, β-catenin还具有抑制神经外胚层形成的作用. 为深入了解β-catenin是如何抑制神经外胚层形成以及这种抑制在正常发育过程中的功能, 我们研究了金鱼胚胎发育过程中β-catenin对神经外胚层发育早期调节基因vsx1表达的抑制作用. 实验结果表明, 用反义morpholino oligonuc- leotides (MO)抑制内源β-catenin的功能可导致胚胎发育早期vsx1的广泛表达; β-catenin可抑制vsx1基因启动子所控制的绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的表达. 进一步的分析证明, β-catenin所直接启动的下游靶基因boz可以通过vsx1基因启动子中的特定结合位点抑制vsx1基因启动子所控制的GFP报告基因的表达. 这些结果表明, β-catenin在脊索中胚层前体细胞中启动与脊索中胚层发育调节相关基因表达的同时, 还能以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1在这些细胞中表达, 提示β-catenin在脊索中胚层前体细胞中抑制vsx1基因的异位表达与启动脊索中胚层调节基因的表达都是保障脊索正常发育所必需的     

辽西中侏罗世苏铁类型植物的新发现

简要报道辽宁省西部北票长皋地区新近发现的具解剖构造的苏铁类型植物茎干化石. 化石材料采自中侏罗统的蓝旗组(髫髻山组), 保存完好的茎干化石横切面所具有的髓部、中始式木质部圆筒、皮层、叶柄基和鳞片基, 以及髓中的薄壁细胞、转输细胞、黏液腔和木质部束等结构构造, 表明这些化石材料可能代表了一个与苏铁类系统学关系更加密切而又相对独立的类群或者分类单元.     

高家山生物群中的黄铁矿化作用

晚震旦世的高家山生物群是一个以大量黄铁矿化三维保存的管状和锥管状化石为主导的特异埋藏软躯体化石库. 在黄铁矿化软躯体化石产地极其稀少, 尤其是前寒武纪几乎还没有相似化石记录的情况下, 对其黄铁矿化作用的研究具有非常重大和独特的意义. 早期黄铁矿化作用在高家山生物群化石保存中扮演了十分重要的角色, 而2个主要因素保证了化石的成功保存, 即生物体的快速埋藏和快速矿化. 前者由长期的风暴沉积控制, 后者依赖于沉积物中充足的可利用性铁的供应. Conotubus的扫描电子显微镜资料表明, 管体有两种不同程度的保存方式. 一种属于矿化较早的管体, 完整地保存了管壁和管腔部分, 但没有保存精细结构. 另一种属于矿化较晚的管体, 部分地保存了管腔和完整的管壁. 莓球状黄铁矿的粒径统计反映了它们保存于2个含氧量截然不同的环境.     

峡东震旦系陡山沱组宏体化石的新发现

报道峡东地区震旦系陡山沱组的两个宏体化石新层位. 化石发现在湖北省秭归县三斗坪镇新测制的南华系-震旦系剖面的陡山沱组中. 化石点分别位于陡山沱组下部及中部黑灰色钙质及泥质页岩夹层中, 包括大量Chuaria和Tawuia等宏体化石, 是层位低于“庙河生物群”的宏体化石新层位. 这表明南沱冰期以后宏体多细胞生物的“复苏”和“辐射”是逐步实现的, 最初以Chuaria等简单盘状宏体化石为主, 逐步发展最终达到陡山沱晚期以多门类宏体化石辐射为特征的庙河生物群的水平. 峡东地区震旦系陡山沱组宏体化石的新发现为相关地层的对比提供了新依据.     

病毒的复制

病毒既不属于原核生物,也不属于真核生物,因为它们没有一般的细胞结构,在病毒中没有合成蛋白质外壳所必需的核糖体,所以病毒只能寄生在动物、植物和细菌的细胞内繁殖,它能使宿主细胞的结构转而合成它自身新的病毒物质.在宿主细胞中病毒以复制进行繁殖,对病毒的复制过程的几个阶段进行了论述.     

最古老的沟鞭藻: 来自山西永济中元古代晚期的化石和分子生物学证据

在山西永济地区中元古代晚期地层北大尖组产出丰富的、保存良好的有机壁化石, 其中有大量带刺疑源类, 在形态上和超微结构上有与沟鞭藻相似的特征(如双层壁结构和板片构造), 它们可能是最早的沟鞭藻化石. 为了进一步探讨这些有机壁化石的生物亲缘关系, 对这些有机壁化石进行了热模拟实验并分析了其热解产物, 在热模拟产物中检测到沟鞭藻的生物标志化合物——甲藻甾烷, 因此证实了形态学上的推断. 这一研究将沟鞭藻分子化石的记录提前了1~4亿年, 可能的实体化石记录提前了7~9亿年, 同时与分子钟的推测基本吻合.     

浒苔小RNA 高通量测序及相关生物信息学分析

浒苔有定生和漂浮两种状态, 两者的形态结构没有显著差别, 生长速度却有很大差异,推测浒苔可能存在重要的增殖调控模式. microRNA 是非常重要的转录后调控因子, 已证明其普遍存在于真核生物, 在生长发育等过程中起重要作用. miRNA 在高等动植物中研究的比较多, 而在藻类里则相对较少. 为了研究浒苔的miRNA 及其在漂浮浒苔快速增殖中的可能作用, 采用solexa 测序的方法对浒苔小RNA 进行测序并做了相关的生物信息学分析, 结果表明, 浒苔中存在丰富的小RNA, 它们可能在浒苔各种生物过程中起重要作用.