甕安生物群研究取得新進展

 最近，甕安生物群動物胚胎化石的研究又有了新進展。以中科院南京地質古生物研究所陳均遠研究員為首的國際科學小組利用同步輻射相襯顯微CT技術研究了兩顆保存精美且有極性分化的胚胎化石。相關成果不久前發表在《美國科學院院刊》（PNAS）上（Complex embryos displaying bilaterian characters from Precambrian Doushantuo phosphate deposits, Weng』an, Guizhou, China. PNAS, 2009, 45(106): 19056–19060）。這是該科學小組繼2004年和2006年在Science上分別報導最古老的「兩側對稱動物小春蟲化石」和「具極葉的動物胚胎化石」以來，為論證5.8億年前的甕安生物群中已經存在兩側對稱動物添加的又一力證。

包括人類在內的複雜多細胞動物的始祖究竟是什麼時候開始出現在地球上的呢？這是目前科學界最引人入勝同樣也是人們知之甚少的重大科學問題之一。雖然分子生物學家使用分子鐘對此進行過許多推測，但不同的分子鐘測算的結果差異較大，且因為缺乏相應的化石記錄來佐證而未能給出令人滿意的答案。甕安生物群中成噸產出的動物胚胎化石為解決這一難題帶來了新的機遇。被磷酸鹽化後以三維立體的形態保存在貴州甕安埃迪卡拉紀陡山沱組的動物胚胎化石是迄今為止地球上最古老的後生動物化石記錄，給科學家實證研究後生動物尤其是兩側對稱動物的起源和早期演化提供了獨一無二的材料。然而，甕安生物群中絕大部分動物化石處在囊胚期之前的卵裂階段，囊胚期之後的化石稀少，成體化石更難覓蹤影，故曾有學者認為，甕安生物群中動物胚胎在細胞增長到成百上千的數量時仍然沒有分化，缺失原腸胚期及之後的階段。並由此斷定它們代表了早期後生動物的基幹類群，真正的海綿動物以及更高等的後生動物在甕安生物群中可能並不存在。雖然該觀點與分子鐘的預測相左，但甕安陡山沱組動物化石記錄的偏差使得該觀點長期存在。而陳均遠等人的研究成果使得該觀點受到了嚴峻挑戰。

陳均遠等人使用目前最為先進的同步輻射X射線相襯顯微CT技術，對新發現的兩顆胚胎化石進行了三維結構重建。三維重建結果顯示這兩顆胚胎化石已經開始了細胞的遷移和分化，並在此基礎上產生了極性，即出現了前後軸、背腹軸和左右軸。這些顯著生物學特徵表明它們與兩側對稱動物有著十分密切的親緣關係。值得指出的是，這兩顆胚胎化石在細胞遷移和重排的過程中採用了完全不同的機制，暗示兩者可能來自不同的分類群，說明兩側對稱動物不僅僅在新元古代就已經崛起，而且有了相當程度的分化，這為了解寒武紀大爆發之前後生動物的演化歷程提供了重要線索。