在苏格兰高地发现的一块微小化石可能是动物进化史上缺失的一环。
微化石的历史可以追溯到大约十亿年前,它显示出两种截然不同类型细胞的证据,它似乎属于一种介于单细胞和多细胞动物之间的古老生物体。这使得它可能成为有记录以来同类中最古老的化石,这一发现可以让我们深入了解动物生命如何以及在何处进化。
“复杂多细胞的起源和动物的起源被认为是地球生命史上最重要的两个事件,我们的发现为这两件事提供了新的线索,”古生物学家查尔斯·威尔曼说英国谢菲尔德大学的教授。
“我们发现了一种由两种不同细胞类型排列组成的原始球形生物,这是迈向复杂多细胞结构的第一步,这是化石记录中从未描述过的。”
这些化石直径不到 30 微米,是在托里登湖 (Loch Torridon) 的迪亚拜格组 (Diabaig Formation) 中发现的,该组合含有来自 10 亿年前湖泊环境的微化石。古老湖床的石头沉积物使化石保持了卓越的保存状态,一直到亚细胞水平。
新的有机体被命名为Bicellum 火盆,在多个化石中保存得如此完好,其结构清晰可见。在其成熟形式中,它似乎由紧密堆积的、大致球形的细胞(称为立体母细胞)组成的微小球体组成,周围是分化的细长香肠状细胞的外部单层。
Bicellum 火盆。 (Strother 等人,Curr.Biol.,2021)
然而,两个群体在整个立体母细胞中显示出多种细胞类型的混合。研究人员将其解释为分化过程中生物体的一种更幼小的形式,香肠细胞正在发育并迁移到立体母细胞外部的过程中。
大约同时期的其他多细胞生物已被识别,包括菌和藻类,但形态比塞伦研究人员表示,更符合霍洛佐亚,包含动物及其最近的单细胞亲属的群体。
这意味着比塞伦可能是地球进化难题的重要组成部分——不仅帮助我们了解从单细胞全动物到更复杂的多细胞动物的转变,而且帮助我们了解复杂动物所表现出的某些特征的起源。
“生物学家推测动物的起源包括在单细胞生物中早期进化的先前基因的整合和重新利用,”古植物学家保罗·斯特罗瑟解释说波士顿学院的。
“我们看到的比塞伦就是这种遗传系统的一个例子,涉及细胞间粘附和细胞分化,这些系统可能在 5 亿年后已被纳入动物基因组中。”
这一发现还可能有助于填补有关特定生命形式进化地点的一些空白。关于生命起源的最大争论之一是生命起源于咸海洋还是淡水陆地湖泊。
鉴于越来越多的证据早期地球非常非常潮湿早在 32 亿年前,就已经发现了可追溯到 32 亿年前的化石35亿年,海洋环境似乎最有可能存在第一个微生物生命,但是比塞伦表明湖泊也很重要。
“这块新化石的发现向我们表明,多细胞动物的进化至少发生在十亿年前,并且动物进化之前的早期事件可能发生在湖泊等淡水中,而不是海洋中,”威尔曼说。
就像我们这个奇妙世界中的许多过程一样,多种复杂的成分很可能促成了我们今天所了解和喜爱的地球的演变。研究小组希望迪亚拜格地层可能包含更多线索来理解这个引人入胜的故事。
该研究发表于现代生物学。