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當(dāng)今地球上所有的復(fù)雜生命都是多細(xì)胞真核生物，真核生物的多細(xì)胞化是生命向復(fù)雜化和大型化演化的必備條件，被認(rèn)為是生命演化史上的重大事件之一。然而，真核生物何時(shí)發(fā)生多細(xì)胞化？多細(xì)胞真核生物何時(shí)在地球上開(kāi)始出現(xiàn)？截至目前，學(xué)界對(duì)這一重大科學(xué)問(wèn)題并無(wú)明確答案。

1月25日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎帶領(lǐng)的“地球-生命系統(tǒng)早期演化”團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表最新研究成果：團(tuán)隊(duì)在我國(guó)華北燕山地區(qū)16.3億年前地層中發(fā)現(xiàn)多細(xì)胞真核生物化石。這是繼2016年在燕山地區(qū)發(fā)現(xiàn)15.6億年前全球最早的宏體多細(xì)胞真核生物化石之后，該團(tuán)隊(duì)在早期生命演化領(lǐng)域中的又一項(xiàng)重要突破，將多細(xì)胞真核生物出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)一步提前了約7000萬(wàn)年，是迄今全球發(fā)現(xiàn)最早的多細(xì)胞真核生物化石記錄。

時(shí)間撥回到2016年，朱茂炎團(tuán)隊(duì)在《自然·通訊》上報(bào)道了燕山地區(qū)15.6億年前的宏體多細(xì)胞真核生物化石。這一發(fā)現(xiàn)不僅將地球上大型多細(xì)胞真核生物的出現(xiàn)時(shí)間提前了近10億年，團(tuán)隊(duì)還由此推斷，真核生物發(fā)生多細(xì)胞化的時(shí)間應(yīng)該更早。

為了論證這一推斷，在過(guò)去8年時(shí)間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)在燕山地區(qū)多個(gè)剖面點(diǎn)上采集了數(shù)百件長(zhǎng)城系頁(yè)巖樣品，通過(guò)實(shí)驗(yàn)處理后獲得大量微體化石標(biāo)本。這批發(fā)現(xiàn)的化石標(biāo)本一共278枚，它們是由單列細(xì)胞組成的無(wú)分枝的絲狀體，與先前其他研究者在燕山中部串嶺溝組頁(yè)巖切片中報(bào)道的“壯麗青山藻”化石形態(tài)和大小相似，本次研究將其歸入同一個(gè)屬種。

先前的研究者將這些化石解釋為原始綠藻，或許因?yàn)榛瘓D片不清晰，生物學(xué)解釋的證據(jù)不夠充分，故自1989年報(bào)道以來(lái)并未引起國(guó)內(nèi)外同行的關(guān)注。此次研究發(fā)現(xiàn)，壯麗青山藻的部分細(xì)胞內(nèi)含有直徑約15~20微米大小的圓形結(jié)構(gòu)，被解釋為一種繁殖細(xì)胞。由此可見(jiàn)，壯麗青山藻是一種通過(guò)孢子繁殖的生物。

此次研究通過(guò)對(duì)絲狀體形態(tài)的復(fù)雜度、細(xì)胞大小、繁殖方式等進(jìn)行綜合比較，發(fā)現(xiàn)原核生物中沒(méi)有與之相對(duì)比的類(lèi)型，而真核生物中類(lèi)似壯麗青山藻的絲狀體生物則很多。因此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為壯麗青山藻應(yīng)為多細(xì)胞真核生物化石。綜合分析表明，一些現(xiàn)生綠藻的藻絲體形態(tài)、細(xì)胞大小分布和繁殖方式等與壯麗青山藻最為接近。由此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為壯麗青山藻不僅是多細(xì)胞真核生物，且很可能具有光合作用的代謝能力，屬于多細(xì)胞藻類(lèi)，盡管目前無(wú)法將其歸屬到具體現(xiàn)生門(mén)類(lèi)中去。

為進(jìn)一步驗(yàn)證壯麗青山藻的真核生物屬性，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)壯麗青山藻的有機(jī)質(zhì)成分進(jìn)行了譜學(xué)分析，結(jié)果顯示，壯麗青山藻的有機(jī)質(zhì)組成明顯不同于藍(lán)細(xì)菌化石，為其歸屬為多細(xì)胞真核生物的解釋提供了支持。

目前學(xué)界普遍接受的真核生物最早化石記錄發(fā)現(xiàn)于距今約16.5億年之前的古元古代晚期地層中，此次研究發(fā)現(xiàn)壯麗青山藻的出現(xiàn)時(shí)間僅僅稍晚于這些最古老的單細(xì)胞真核化石，表明真核生物出現(xiàn)之后便迅速發(fā)生了復(fù)雜的多細(xì)胞化演化。

“如果壯麗青山藻可以確認(rèn)為是營(yíng)光合作用的真核藻類(lèi)，那么真核生物最后共同祖先應(yīng)不晚于16.3億年之前的古元古代晚期，比當(dāng)前學(xué)界普遍接受的時(shí)間提前了近6億年之久，且與分子鐘推算的時(shí)間基本吻合。”朱茂炎介紹，本研究為進(jìn)一步揭示復(fù)雜生命的起源和早期演化過(guò)程的奧秘以及元古宙地球環(huán)境演變提供了新的思考。（記者蘇雁 通訊員姬尊雨）

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