贵州发现6.1亿年前的胚胎化石 揭晓“先有鸡还是先有蛋”

保存了囊包的笼脊球化石

“蛋”先出现4000多万年

11月28日，此项发表在国际知名期刊《当代生物学》上的相关成果，一时引起多方关注。据介绍，此次成果为在贵州瓮安生物群中发现的胚胎化石“笼脊球”，是迄今人类发现最古老的与动物相关的胚胎化石，为揭开动物起源之谜提供了重要新线索。

含有化石的岩石

参与整个采集及研究过程的中科院南京地质古生物研究所副研究员殷宗军告诉记者，已有的研究表明，地球上所有的动物都有一个共同的祖先，这个祖先出现大约在6-7亿多年前。但这样一个共同的祖先，其实是由一个单细胞生命演化出来的。从单细胞的祖先到多细胞的祖先，具有一些过渡阶段，而胚胎化石“笼脊球”，就是其中一个过渡阶段。

殷宗军（右）与英国科学家在瓮安古生物群进行科考

殷宗军解释说，此次发现的胚胎化石“笼脊球”整体呈球形，单个直径不足1毫米，保存了精美的多细胞结构。结果显示，这些“笼脊球”在充满营养物质的厚壁囊包中发育，发育过程既类似动物的单细胞近亲，又更为复杂，显示出有规律的细胞迁移、重组等动物胚胎特有的发育机制。这就是说，“笼脊球”化石记录了动物由单细胞向多细胞演化的关键一步。正是这一步，为真正有细胞和组织分化的动物出现奠定了生物学基础。

笼脊球化石，a和b是裸露的标本，囊包已丢失，c和d是保存了囊包的标本，e和f是a和b的局部放大，显示细胞结构细节

殷宗军打比方说，如果把地球上出现的第一个动物比喻成“鸡”，那么“蛋”存在着一个复杂的胚胎发育机制，这个研究揭示，这个“蛋”早在6.1亿年前就出现了，比“鸡”——动物大量出现早了4000多万年。

曾经被长期忽视

科研团队在瓮安古生物群合影留念

殷宗军向记者补充说，其实早在2000年，就有科学家发现了这种化石的存在，并命名为“笼脊球”。但当时的化石保存不好，看不到太多的生物学结构，以致长期被忽视。相反，2007年采集到的化石，通过电子扫描显微镜观察后，发现保存得很好，甚至有清晰的细胞结构，以及完整的囊包等，非常精美。而这，就是12年后引起轰动的化石样品。

笼脊球化石三维重构模型，内部切面显示多细胞结构

“为什么2007年发现了化石，而且猜到可能具有很重要的意义，却久久没有研究，而且直到今天才出成果呢？其实，主要是技术上没有得到突破。”殷宗军解释，因为直径仅0.4-0.8毫米，而且由很多很小的细胞构成，这些细胞就更小了，一般的成像技术很难看清楚，之前用电子扫描镜，但只能看表面，不能看清内部结构。

笼脊球化石的扫描电镜图像

殷宗军说，想了解这个化石到底属于什么生物，在演化生物学方面有怎样的意义，这需要在三维的结构上来研究，这种生物是怎么发育的，早期胚胎是如何一步步生长等。而这则需要三维成像技术，重构出数百个笼脊球标本的立体结构。但当时尽管也有一些三维成像技术，但分辨率不够，看不到那么精细。直到2015年，这一成像技术在分辨率上才有突破，所以这时候才开始大规模地对这些化石进行扫描并进行分析。

笼脊球的生命周期

殷宗军介绍，此次研究在瑞士最大的研究单位保罗希尔研究所开展，那里有一个大型的同步辐射装置——瑞士光源，研究人员使用这种同步辐射X光，就像医院里，医生给病人拍CT一样。

“我们给233颗化石拍了CT,并获得了2.5T的数据。之后，团队花了两年的时间进行分析和处理，到今年才出成果，也才有这篇论文。”殷宗军说。

延伸阅读

82岁的贵州教授曾参与化石的采集

贵州大学贵州省古生物研究中心教授、82岁的古生物学者赵元龙，不仅熟知古生物研究，更与瓮安古生物群的此次成果颇有渊源。

赵元龙对记者说，实际上早在1997年，研究澄江古生物化石群的科学家陈均远就邀台湾古生物学家李家维一道，到贵州寻找澄江古生物化石群的“老祖宗”。这样，大家一起从贵阳，前往瓮安生物群，并在磷矿中部的磷块岩中进行测样。

“之后，李家维回台湾进行研究，并发现了胚胎化石，最后以他和陈均远的名义，在《科学》杂志上发表研究成果，称找到了全世界动物的最早化石，从而引起轰动。”赵元龙说，之后，美国、英国的科学家也合作研究，并取得了很多成果，如殷宗军发现6亿年前的海绵始祖“贵州始杯海绵”等。

赵元龙说，有趣的是，不久前的11月10日，他、李家维、陈均远三个发现者，借参加在云南澄江召开的寒武纪大爆发国际研讨会之机，还特意前往当初在发现化石的瓮安古生物群，一起高兴地回忆当时采集样品的情形，并合影留念。但那时，他尚未想到，半个多月后，又出了如此巨大的成果。

“这个成果很重要，因为牵涉到生命起源，并且走在全世界前列。”赵元龙说。