先有雞還是先有蛋是什么梗？6.1億年前的籠脊球化石揭動物起源之謎

“籠脊球”化石，a和b是裸露的標(biāo)本，囊包已丟失，c和d是保存了囊包的標(biāo)本，e和f是a和b的局部放大，顯示細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。南古所 供圖

中新網(wǎng)南京11月28日電(楊顏慈)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所28日發(fā)布消息，該所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員，與英國布里斯托大學(xué)、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作，在中國貴州甕安生物群——一個距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石，為回答“先有雞還是先有蛋”提供了新思路。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《細(xì)胞》集團(tuán)子刊《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上。

作為動物界的成員，人們對動物究竟是何時并如何起源的抱有天然的好奇心，但直到今天，這仍然是演化生物學(xué)領(lǐng)域懸而未決的重大科學(xué)難題。

殷宗軍表示，現(xiàn)代動物界包括三十多個動物門類，已有研究表明它們擁有一個距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細(xì)胞組成，而且細(xì)胞有功能分化，它是由更古老的單細(xì)胞祖先演化而來。然而，動物單細(xì)胞祖先是何時以及如何演化成多細(xì)胞祖先的呢？這個問題一直沒有確鑿的答案。

在本次的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)的“籠脊球”整體呈球形，直徑不到1毫米，保存了精美的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

研究人員采用最先進(jìn)的超高分辨率同步輻射三維無損成像技術(shù)，像醫(yī)生給患者做CT掃描一樣，重構(gòu)了數(shù)百個“籠脊球”標(biāo)本的立體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)它們在一個充滿母源營養(yǎng)物質(zhì)的厚壁囊包中發(fā)育，不同標(biāo)本代表了不同的發(fā)育階段。

殷宗軍稱，重建的發(fā)育序列顯示其發(fā)育過程非常類似動物的單細(xì)胞近親，但比動物的單細(xì)胞近親更為復(fù)雜的是，它們在胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)了有規(guī)律的細(xì)胞遷移和重組，這些細(xì)胞行為和動物原腸胚的細(xì)胞遷移重組行為非常類似，表明動物胚胎特有的發(fā)育機(jī)制在動物化石記錄大量出現(xiàn)之前至少4千多萬年就已經(jīng)準(zhǔn)備好了。

“如果我們將動物比喻成一只雞的話，那么復(fù)雜的胚胎發(fā)育過程就是孵化出小雞的蛋，它橋接了動物的單細(xì)胞祖先和動物多細(xì)胞祖先之間的鴻溝。而“籠脊球”化石的發(fā)現(xiàn)恰恰就表明，孵化出動物這只小雞的蛋在6.1億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。換言之，“籠脊球”化石記錄了動物從單細(xì)胞祖先向多細(xì)胞祖先演化的關(guān)鍵一步，這一步為真正有細(xì)胞和組織分化的動物的出現(xiàn)奠定了生物學(xué)基礎(chǔ)。”殷宗軍說。

此外，現(xiàn)今一些動物胚胎在原腸胚期的發(fā)育過程仍然展示了與“籠脊球”之間的高度相似性，比如一些水母和海膽的原腸胚。

該研究受到中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(B)、國家自然科學(xué)基金委和英國環(huán)境研究理事會(NERC)共同資助的中英合作項目的資助。