乘风破浪的“虫形漂流瓶”总算解开身世之谜

作者: 刘芸

来源: 科学大院

发布日期: 2020-09-25

几丁虫是生存于距今5到3亿年前的海洋微体生物,其体态微小,形状类似于各种小瓶、小罐或小棒。自1931年被首次报道以来,关于几丁虫的生物学属性一直存在争议。2019年和2020年,中国科学院南京地质古生物研究所的研究团队通过多项技术手段,揭示了几丁虫的生殖过程和其作为独立微体生物的身份。

你在海边捡到过漂流瓶么?里面的纸条写了什么?在数亿年前的沉积岩中,也有一种形状像“漂流瓶”一样的化石,它是远古的海洋生物。虽然我们无法用肉眼直接看到它,但在年代地层和生物地层对比中,它有着举足轻重的作用。几丁虫是生存于距今5到3亿年前(科学记名: 奥陶纪至泥盆纪)的海洋微体生物。其体态微小,在浩瀚海洋中,大小不过50-2000微米的几丁虫是名副其实的“沧海一粟”。

其形状类似于各种小瓶、小罐或小棒,肉眼望去,只有一个小黑点,只有在显微镜下才能窥得其真身。但由于它的演化速率快、分布广而数量大、形态构造简单,这类体不起眼的小化石却体“微”而“言”重,是科学界解译“奥陶纪生物大幅射”、“奥陶纪末生物大灭绝”等关键生物、环境事件的关键角色。同时,它们还能作为生物地层对比的工具,较为准确的卡定地层时代及恢复古环境,在一定程度上有效地协助了人们寻找石油、矿产等资源。

然而,自1931年被正式建名报道以来,研究人员始终对这种微小的有机质化石归属何种生物争论不休。在上世纪80年代之前,研究者们通常根据其形态特征,将几丁虫与根足虫、纤毛虫、鞭毛虫、有孔虫等原生动物进行联系、比较。1963年,随着一批呈茧状保存标本的问世,几丁虫逐渐被越来越多的学者认为是某类后生动物的卵或卵囊。但这两种结论都没有确切证据支持。

2019年,中国科学院南京地质古生物研究所副研究员梁艳、唐鹏等与来自爱沙尼亚、美国、英国和中南大学的古生物学家们聚焦几丁虫壳体大小的形态学差异,就几丁虫的生物学属性提出了新的看法。该成果于2019年7月31日在线发表在国际生物研究期刊英国《皇家学会学报B》上。

为了进一步探索几丁虫的身份,研究人员收集整理了前人发表的57属378种几丁虫的最大最小壳长比,将其与来自现代水生6门10纲45种无脊椎动物卵的大小差异值进行了类比研究。对比结果显示,当度量标本的数量足够时,几丁虫壳体的大小差异明显大于现代水生无脊椎动物卵的大小差异,说明其为后生动物的卵的可能性极低,而更可能为一类独立的微体生物。

2020年,中国科学院南京地质古生物研究所副研究员梁艳等古生物学家采用采用近红外显微成像、显微CT、双束电子扫描和场发射电子成像等多项技术手段,进一步就几丁虫的生物学属性开展了新的研究,并取得了新的认识。这一研究成果日前已在国际地学期刊《地质学》在线发表。

通过一系列研究,几丁虫“挤牙膏”般的生殖过程得以大白于天下:首先,母体的底部慢慢变厚,一个形态相同、个体略小的幼体会从母体的底部冒出头来——即“出芽”;当幼体在母体内长出外壳后,发育成熟,就与母体脱离,母体底部的“洞”则慢慢回缩消失。

通过对几丁虫的超微结构和生殖方式的最新研究,证实了几丁虫可以“生娃”,也就佐证了几丁虫不是“卵”;结合几丁虫呈辐射对称的有机质壳体、广泛的古地理分布和生态分布、显著的种内差异,提出几丁虫为一类古海洋微生物,而非任何后生动物的卵或者是卵囊;其壳体的大小、形态及生殖方式更接近于原生生物。

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