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元古代微体化石研究有新进展

2015-7-8 10:38:47 作者:华石

新元古代大冰期前的有机质壁微体化石是研究真核生物起源和早期真核生物的重要材料,它们也为该时期的地层划分与对比提供了重要的生物地层学依据。最近,由中国科学院南京地质古生物研究所袁训来研究员领导的早期生命研究团队对我国山西永济古-中元古代汝阳群和华北地台新元古代沟后组中的有机质壁微体化石进行了深入研究,取得了一系列新进展。

团队成员南京古生物所庞科博士和美国弗吉尼亚理工大学博士研究生唐卿等人,在山西永济古-中元古代汝阳群的页岩中新发现3种微体化石。他们综合利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对汝阳群中已知最可靠、最古老的真核生物化石之一Valeria lophostriata进行了微细结构观察,并首次利用生物力学分析法对这一微体化石进行了形态功能学研究。

V.lophostriata的形态可以恢复成一个球形的膜壳,在膜壳的两个半球上分布着像纬线一样的同心状纹饰。这些纹饰的形成可以用Belousov-Zhabotinsky反应模型或者Turing反应-扩散模型来解释。本研究利用“薄壁球形压力容器”模型对V.lophostriata进行了生物力学分析,发现这些同心状纹饰作用是引导膜壳以中裂的方式进行脱囊开口。这是一种生物编程的过程,使得V.lophostriata能够在固定的位置开裂以释放原生质体。该研究为探讨早期单细胞真核生物的功能形态和生活周期提供了重要的证据,同时也为微体化石的研究提供了一个新思路——我们不仅要关注化石的形态和种类的多样性,而且要深入研究它们的形态功能。

唐卿、庞科等人还利用改进的疑源类分析方法,在我国淮北地区新元古代沟后组页岩中发现了大量保存精美的有机质壁微体化石,其中包括一个新种Dictyosphaera tacita n.sp.和多种形态复杂的微体真核生物化石。虽然前人的研究普遍认为,在沟后组及其上覆寒武纪早期的猴家山组之间存在着沉积间断,但是由于缺乏可信的精确定年数据,沟后组的沉积时代一直存在着比较大的争议,认为沟后组有可能是寒武纪、成冰纪-埃迪卡拉纪(720Ma至~540Ma)或者拉伸纪(1000Ma至~720Ma)的沉积地层,因而对于这一沉积间断持续的时间也存在着不同的认识。

本次研究在沟后组中发现了带刺疑源类Trachyhystrichosphaera aimika,该类化石仅出现在大冰期之前的新元古代早期地层中,是新元古代早期拉伸纪(Tonian,1000Ma至~720Ma)的标志性化石。此外,与T.aimika同时产出的其它真核生物微体化石,例如Valeria与Dictyosphaera等也都仅出现在新元古代大冰期之前的地层中。因此,本研究认为沟后组的沉积时代应该属于大冰期之前新元古代早期的拉伸纪(Tonian),表明沟后组与寒武系猴家山组之间存在着近2亿年的沉积间断。该研究为揭示新元古代大冰期前真核生物的多样性以及论证徐淮地区前寒武纪地层时代提供了可靠的化石依据。

相关成果近期分别发表在国际地学期刊《远古世界》(Palaeoworld)和《前寒武研究》(Precambrian Research)上;相关研究由国家自然科学基金、中科院重点部署项目和科技部重大基础研究计划联合资助。△

在光学显微镜下观察汝阳群Valeria lophostriata,可以看到保存精美的同心状纹饰结构。其中,图B、D、F分别为图A、C、E的局部放大。

淮北地区沟后组有机质壁微体真核生物化石。

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