先进技术发表PNAS等多篇文章

　　

生物通报道：同步辐射光源产生的硬X射线具有高亮度、高准直性和高空间相干性等优点，可以实现化石标本高分辨率(亚微米级)的无损三维显微成像，是古生物学研究的一大利器。近期利用这种方法，来自中科院南京地质古生物研究所对两颗保存精美且有极性分化的胚胎化石进行了分析，为论证5.8亿年前的瓮安生物群中已经存在两侧对称动物添加的又一力证。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

另外研究人员还针对澄江动物群的埋藏机制和生态群落特征问题，打破传统的化石采样方法，首次在国内采用定量统计方法，对澄江生物群埋藏的核心区域进行了系统采样发掘。这一成果以封面文章形式发表在国际著名学术期刊《古代》（Palaios）上，这也是Palaios首次发表中国学者的封面文章。

古生物学是研究地质历史时期生物及其演化历史的学科 ,它的主要研究对象是保存在沉积岩中各式各样的化石，因此化石标本成像是不可或缺的研究手段之一。随着古生物学研究的不断深入，人们对实体化石标本的成像技术提出了越来越高的要求，无损成像作为最理想的成像方式颇受古生物学家的关注，目前在该领域中最受青睐的成像手段是同步辐射硬X射线断层显微成像技术。

在实验研究中，中科院南京地质古生物研究所陈均远研究员为首的国际科学小组利用同步辐射相衬显微CT技术研究了两颗保存精美且有极性分化的胚胎化石。这是该科学小组继2004年和2006年在Science上分别报道最古老的“两侧对称动物小春虫化石”和“具极叶的动物胚胎化石”以来，为论证5.8亿年前的瓮安生物群中已经存在两侧对称动物添加的又一力证。

包括人类在内的复杂多细胞动物的始祖究竟是什么时候开始出现在地球上的呢？这是目前科学界最引人入胜同样也是人们知之甚少的重大科学问题之一。虽然分子生物学家使用分子钟对此进行过许多推测，但不同的分子钟测算的结果差异较大，且因为缺乏相应的化石记录来佐证而未能给出令人满意的答案。瓮安生物群中成吨产出的动物胚胎化石为解决这一难题带来了新的机遇。被磷酸盐化后以三维立体的形态保存在贵州瓮安埃迪卡拉纪陡山沱组的动物胚胎化石是迄今为止地球上最古老的后生动物化石记录，给科学家实证研究后生动物尤其是两侧对称动物的起源和早期演化提供了独一无二的材料。然而，瓮安生物群中绝大部分动物化石处在囊胚期之前的卵裂阶段，囊胚期之后的化石稀少，成体化石更难觅踪影，故曾有学者认为，瓮安生物群中动物胚胎在细胞增长到成百上千的数量时仍然没有分化，缺失原肠胚期及之后的阶段。并由此断定它们代表了早期后生动物的基干类群，真正的海绵动物以及更高等的后生动物在瓮安生物群中可能并不存在。虽然该观点与分子钟的预测相左，但瓮安陡山沱组动物化石记录的偏差使得该观点长期存在。而陈均远等人的研究成果使得该观点受到了严峻挑战。

陈均远等人使用目前最为先进的同步辐射X射线相衬显微CT技术，对新发现的两颗胚胎化石进行了三维结构重建。三维重建结果显示这两颗胚胎化石已经开始了细胞的迁移和分化，并在此基础上产生了极性，即出现了前后轴、背腹轴和左右轴。这些显著生物学特征表明它们与两侧对称动物有着十分密切的亲缘关系。值得指出的是，这两颗胚胎化石在细胞迁移和重排的过程中采用了完全不同的机制，暗示两者可能来自不同的分类群，说明两侧对称动物不仅仅在新元古代就已经崛起，而且有了相当程度的分化，这为了解寒武纪大爆发之前后生动物的演化历程提供了重要线索。

另外一项研究则是针对澄江动物群的埋藏机制和生态群落特征问题，打破传统的化石采样方法，首次在国内采用定量统计方法，对澄江生物群埋藏的核心区域进行了系统采样发掘。在获得近1万2千块标本的基础上，对含化石地层沉积学和化石组合进行了定量化对比分析研究，不仅定量论证了节肢动物是澄江动物群的优势类群，还识别了两个重要的化石埋藏相，证实了同一群落经过不同埋藏过程是导致两种埋藏相内化石群落差异的主要原因。该研究不仅为揭示寒武纪大爆发时期生物群落面貌和多样性提供了新的证据，也为探讨埋藏偏差对化石群落影响，以及为开展不同埋藏相、不同区域化石群对比研究提供的新研究思路。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Complex embryos displaying bilaterian characters from Precambrian Doushantuo phosphate deposits, Weng'an, Guizhou, China

Three-dimensionally preserved embryos from the Precambrian Ediacaran Doushantuo Formation, Weng'an, Guizhou, southern China, have attracted great attention as the oldest fossil evidence yet found for multicellular animal life on Earth. Many embryos are early cleavage embryos and most of them yield a limited phylogenetic signal. Here we report the discovery of two Doushantuo embryos that are three-dimensionally preserved and complex. Imaging techniques using propagation phase-contrast based synchrotron radiation microtomography (PPC-SR-μCT) reveal that the organization of cells demonstrates several bilaterian features, including the formation of anterior-posterior, dorso-ventral, and right-left polarities, and cell differentiation. Unexpectedly, our observations show a noticeable difference in organization patterns between the embryos, suggesting that they represent two distinct taxa. These embryos provide further evidence for the presence of bilaterian animals in the Doushantuo biota. Furthermore, these bilaterians had already diverged into distantly related groups at least 40 million years before the Cambrian radiation, indicating that the last common ancestor of the bilaterians lived much earlier than is usually thought.

作者简介：

陈均远　　

中国科学院南京地质古生物研究所研究员，与侯先光等共同荣获2003年国家自然科学一等奖。

陈均远在1960年毕业于西北大学地质系。近年在寒武纪生命大爆炸和澄江动物群研究领域取得了一系列重要的发现和科学成果，已成为演化生物学和地学活跃的前沿；所领导的大阳岔国际寒武-奥陶系层型的研究，为促进界限时间介面达成全球性共识作出了贡献；寒武纪头足类的研究将头足类辐射演化的时间前推了数百万年，到晚寒武凤山期;前寒武的研究提出了半封闭浅水和光合氧释放区是后生动物始发区；头足类隔壁强度的研究为古水深学和海平面变化定量性的研究开辟新的理论途径。