远古世界的分子窗口

<正>在19世纪中叶,达尔文被大量动物化石在寒武纪地层中突然出现而深深困扰~([1]),而寒武纪之前的岩石中似乎找不到任何化石的踪影,动物看起来似乎是"一夜之间"出现的.他在试图用化石记录的不完整性来解释这样的剧变的同时,也意识到这个问题也许会动摇他进化理论的根基.在其后的100多年中,古生物学家在前寒武纪地层中陆续发现了丰富的化石看似解决了达尔文的难题,但实际上也带来了更多的未解之谜.埃迪卡拉生物群代表了紧邻寒武     

早期海绵的四辐射对称性

目前学术界对最古老后生动物门类的分支序列及系统演化仍没有共识,但大多数学者都深信海绵动物是最早分支的后生动物.现生海绵部分属种有似辐射对称、少部分有顺轴旋系对称,因此,海绵被认为是在真后生动物发育特征,如有明确的轴性对称出现之前演化的动物.其他早期后生动物门类有两侧对称、四辐射对称(刺胞动物门)、二辐射对称(栉水母门)或是没有对称轴性(扁盘动物门).本研究报道了来自华南寒武系荷塘组具有四辐射对称结构的海绵化石,并且从已报道的柱状海绵化石中鉴别出前人所忽略的四辐射对称结构.本研究指出四辐射对称是海绵的原始特征,并且推测最早的海绵始祖应该是由基因控制、外形规整、细胞结构交织而成的个体.     

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.     

性起源、性分化和地球早期生物的多样性

<周易>上说,"万物生于阴阳交合". 若将这里的万物理解为生活在地球上的多种多样的生物,阴阳交合理解为两性的分化及其有性生殖的过程,则这句写在三千多年前的话,用今天的科学术语可以表达成"有性生殖导致了生物的多样性".     

皖南早寒武世荷塘组海绵动物群

皖南早寒武世荷塘组黑色页岩中完好地保存了数量众多和分异度较高的海绵化石, 它们代表了早寒武世一个独特的、以底栖固着和滤食性方式生活的动物群, 命名为“西递海绵动物群”. 该动物群生活于浪基面之下含氧的静水环境中. 浮游藻类的繁盛和快速沉积形成了荷塘组黑色岩系, 充足的食物供给、缺少底栖自由取食动物的竞争、早寒武世广泛分布的空白生境以及海水中氧含量垂向分层形成的选择压可能是导致海绵动物发生形态分异和个体大型化的原因.     

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.     

Chuaria的解剖结构及其植物属性

Chuaria是目前已知的前寒武纪的少数几个全球广布的宏体化石之一. 尽管Chuaria的研究 历史可以追溯到1899年, 但是其系统位置却至今尚未最后确定. 人们曾经围绕着这个常见化石的 系统位置提出了多个互相排斥的假说. 其中一种说法认为其是多细胞藻类, 但是这种说法由于缺 乏令人信服的解剖结构并没有得到广泛的接受. 本文清晰地揭示了Chuaria的细胞结构, Chuaria中细胞壁的存在表明其是真核多细胞藻类. 这一结论与最近生物地球化学的结论不谋而合. 其中 细胞壁厚度的变化表明该生物中已经出现初步的细胞分化. 这些前寒武纪化石细胞内的膜状结构 进一步支持该生物的真核生物属性. 这些数据和结论部分结束了长期以来围绕Chuaria分类位置 的争辩, 使得Chuaria成为少数几个已知的新元古代冰期之前出现的多细胞真核生物的成员.     

“荒漠的开垦者”——地衣

江南的仲夏是蝉的节日,欢快的鸣叫却未带给人们更多的快乐。2005年的江南显得格外闷热,于是我选择这个季节去了凉爽的东北。这次旅行一来是为了那对我们地质工作者来说充满了神奇的五大连池活火山;二来是为了我从未涉足过的黑土地;第三也可以就此逃避蝉的喧闹。然而未曾想到是,     

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。     

雪球地球促使生物圈快速更替

<正>众所周知,春夏秋冬的季节更替,是由于地球绕太阳公转与黄赤交角造成的。某一时段、某一地区接收太阳能的多和少,直接导致了暖和冷的变化。冬去春来,冰雪消融,万物复苏,这一千古不变的自然规律,一直镌刻在人类文明的记忆中。但是,在更加久远的远古时代,地球曾出现过"冬天一直不去,春天一直不来"的特殊情景。你能想象出"赤道附近的海洋都为冰层覆盖、整个地球都跟今天南极一样"的情形吗?这一特殊现象的确在地球上发生过!地质学家称之为"雪球地球"事件,也就是说地球出现了长时间的冰冻状态。