天天簡訊:科學家揭開元古宙地層“珍珠項鏈”存在之謎

霍氏串珠的形態復原圖。南古所 供圖

(記者 楊顏慈)神秘的霍氏串珠(Horodyskia)是發現于元古宙地層中的形態類似一串珍珠項鏈的宏體化石，其生物成因和系統發育位置一直是學界之謎。

記者17日從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，該所早期生命研究團隊牽頭在中國魯西和淮南地區拉伸紀地層中發現了以多種形式保存的霍氏串珠標本，證實了霍氏串珠的生物成因，表明真核生物至少在14.8億年前通過多核體和簡單多細胞化相結合的方式實現了身體的宏體化，為真核生物的早期演化與體型的宏體化提供了重要啟示。

(相關資料圖)

具光暈結構的Horodyskia moniliformis與Horodyskia minor標本。南古所 供圖

相關成果于近日發表在《自然》(Nature)旗下生物類專業期刊《通訊-生物》(Communications Biology)上。

科研人員介紹，霍氏串珠是為數不多的在全球多個地點都有記錄的元古宙宏體化石，通常由幾個至幾十個大小一致的“珠子”等間距呈單鏈形式排列構成，其分布時代從中元古代(距今14.8億年)延伸至新元古代埃迪卡拉紀，時間跨度長達近10億年。

中國華北地臺東部的膠遼徐淮地區拉伸紀地層(距今10億年-7.2億年)中保存有豐富的碳質壓膜宏體化石。近年來，南京古生物所早期生命研究團隊與山東科技大學、南京大學、美國弗吉尼亞理工大學等國內外單位的科研人員合作，在山東魯西地區的石旺莊組(距今8.5億年-7.2億年)和安徽淮南地區的九里橋組(距今9.5億年-7.2億年)等拉伸紀地層中發現了以多種形式保存的霍氏串珠標本，填補了此前拉伸紀地層中沒有發現霍氏串珠的空白。

科研人員在同一層面發現其保存了兩類體型截然不同的霍氏串珠標本。其“珠子”的平均直徑處于0.8mm–10 mm和0.1mm–0.8mm兩種范圍，可以分別與中元古代、埃迪卡拉紀的標本進行比較，將其從時代和大小上聯系起來，科研人員推測它們具有親緣關系。

基本不具光暈結構的Horodyskia moniliformis標本。南古所 供圖

本次發現的霍氏串珠化石主要以碳質壓膜形式保存，此外還有未完全壓扁的三維有機質壁、印痕和模鑄等其他形式保存的標本。其中，前兩種保存方式首次呈現出具原生有機質成分的霍氏串珠標本。這些碳質膜在拉曼光譜下亦顯示出相似的特征，表明它們經歷了同樣的埋藏過程，具有同等的熱成熟度。

綜合上述特征，研究證實了霍氏串珠的生物成因，結束了將其認為是沉積結構、假化石、可疑化石等的爭議。

科研人員將霍氏串珠的整體形態恢復成由幾個到幾十個具有機質壁的巨型細胞組成的鏈狀生物，其細胞外面包裹了一層無定形的凝膠質基質;細胞正是因為這些基質的存在從而能夠保持等間距的鏈狀排列。

同時，在標本中霍氏串珠的“珠子”之間沒有發現定向排列或相互疊壓的現象，也沒有出現首尾兩端分異的現象，因此推測其很可能是一種在沉積物表面匍匐底棲生活的生物。

綜上，科研人員認為霍氏串珠不太可能是原核生物，而更可能是發育巨型細胞的真核生物。目前在現生的真核生物當中，常需多個細胞核來共同控制如此巨大的細胞內部的新陳代謝等過程，也就是說，霍氏串珠很可能是一種多核體生物。

研究還進一步對前人提出的關于霍氏串珠的近10種可能的親緣關系解釋進行了討論，并重點評估了霍氏串珠屬于有殼變形蟲、有孔蟲和真核藻類的可能性。(完)

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