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动物的早期行为和早期海绵骨针的生物矿化方面研究又取得新进展

遗迹化石Yichnus levis化石及其切片

遗迹化石Yichnus levis化石及其切片

以碳质压膜形式保存的海绵化石精美瓶状海绵Vasispongia delicata(a)及其发育的主要为有机质成分的微矿化骨针(包括保持精美的轴丝;b)

以碳质压膜形式保存的海绵化石精美瓶状海绵Vasispongia delicata(a)及其发育的主要为有机质成分的微矿化骨针(包括保持精美的轴丝;b)

精美瓶状海绵Vasispongia delicate 的复原示意图(a)及对应的海绵动物演化谱系和可能的分类位置(b)

精美瓶状海绵Vasispongia delicate 的复原示意图(a)及对应的海绵动物演化谱系和可能的分类位置(b)

(36500365uux.cn报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:长期以来,中国科学院南京地质古生物研究所和美国弗吉尼亚理工大学古生物学家团结合作,在早期生命研究领域取得了一系列的重要成果。最近,他们在动物的早期行为和早期海绵骨针的生物矿化方面又取得了新的进展,两项成果分别发表在Geology和Nature Communications上。

早期动物的行为受氧气控制

地球化学证据表明埃迪卡拉纪末期(551~539百万年前)海水经历了广泛的缺氧和剧烈的氧化还原条件的变化,这一变化直接影响动物的分布和行为。然而,通过化石反映这种变化的研究几乎没有。

近日,南京古生物所早期生命研究团队袁训来研究员、陈哲研究员、周传明研究员与弗吉尼亚理工大学肖书海教授合作研究,在Geology杂志上发表了题目为“Surfing in and on microbial mats: Oxygen-related behavior of a terminal Ediacaran bilaterian animal” 文章,认为早期动物的行为受海水中氧气含量的控制。

他们在三峡地区埃迪卡拉系灯影组发现的遗迹化石新属种Yichnus levis,由一系列不连续的纺锤形潜穴组成。通过分析,推测Yichnus levis代表了动物不断地钻入和钻出藻席层的行为,这一行为可能与当时海洋底层藻席产氧有关。虽然埃迪卡拉纪大气中氧含量已明显增加,但氧含量水平存在着明显的短期波动。新发现的遗迹化石穿插在藻席层中,水体中与藻席层中氧含量的差异(现代藻席层中的日夜含氧量变化异常明显)可能导致了该造迹动物在藻席层和水体间进行规律的反复运动。

论文相关信息:Shuhai Xiao*, Zhe Chen, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan*, Surfing in and on microbial mats: Oxygen-related behavior of a terminal Ediacaran bilaterian animal. Geology doi: https://doi.org/10.1130/G46474.1

早期海绵骨针的生物矿化

海绵是地史上最早出现的动物之一。硅质或钙质骨针是古生物学家识别海绵化石的重要标志之一,寒武纪至现今的大部分海绵具有矿化骨针,但是,海绵骨针是如何出现、何时出现一直存在争议。

近日,南京古生物所早期生命研究团队万斌副研究员和袁训来研究员参与的一项中美国际合作项目取得重要进展,在Nature Communications杂志上发表了题为“Spiculogenesis and biomineralization in early sponge animals”的文章,为认识海绵骨针的早期演化提供了新的证据。

该文报道了一类体型较小、以碳质压膜形式保存的海绵化石新属种:精美瓶状海绵Vasispongia delicata。化石产自安徽省休宁县寒武纪早期的荷塘组黑色泥岩中。不同于常见的发育完全矿化骨针的海绵动物,这类海绵化石的特别之处在于其骨骼主要是由微矿化的硅质骨针以及完全没有矿化的有机质骨骼组成。因此,它有可能代表了一类处于完全没有矿化骨针的海绵动物和发育完全矿化骨针的海绵动物之间的过渡类型。这类化石的发现印证了海绵骨针中有机大分子对生物矿化硅的形成起到了关键的调节作用;而最早的海绵动物可能个体很小,并且没有发育矿化古骨针,而是发育有机质的骨骼。该发现为古生物学家今后寻找前寒武纪的海绵动物化石提供了新的指导思路:或许那些在前寒武纪以碳质压膜形式保存的疑似海绵动物的化石,值得被重新关注。 

论文相关信息:Qing Tang, Bin Wan, Xunlai Yuan, A.D. Muscente, Shuhai Xiao*, 2019. Spiculogenesis and biomineralization in early sponge animals. Nature Communications 10, 3348.

相关研究得到中国科学院科技先导专项(B类)、中国科学院重点项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、现代古生物学和地层学国家重点实验室基金、美国地质学会和美国国家科学基金会的联合资助。




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