基本信息
- 項目名稱：
- 陜南早寒武世早期生物化石研究新進展
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 五億多年前，壯闊而神奇的生命世界在寒武紀突然的崛起，稱為“寒武紀大爆發(fā)”。這一事件困惑了達爾文和達爾文以來一個多世紀，在當(dāng)今仍是一個重大科學(xué)難題。本文首次展現(xiàn)了地球上最古老的“先民”如何誕生、如何首次在身體表面形成各式各樣的骨骼裝飾，將寒武紀生命世界裝扮的綺麗無比，這是一個地球生命多樣化演化的全新的轉(zhuǎn)折點。 本文以處于“寒武紀大爆發(fā)”最早期的寬川鋪生物群為研究對象，從中發(fā)掘出大量以腔腸動物占主體的全新化石材料，包括罕見的完整Punctatus及其不同發(fā)育階段的胚胎化石、四方塔形殼新種（Quadrapyrgites undulatuscostalis sp.nov.）和數(shù)十枚罕見的具“出芽生殖”和“斷裂生殖”特征的管狀生物化石。在上述新發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，本文進一步完善了五輻對稱的Punctatus個體發(fā)育模式；首次建立了四輻對稱的Quadrapyrgites個體演化序列；在數(shù)十枚管狀生物化石上可清晰分辨出 “芽體”、 “芽痕”、“母體”等出芽生殖信息以及“收縊帶”、“收縊紋”、“新生單節(jié)”等斷裂生殖特點，據(jù)此建立管狀生物 “出芽生殖”和“斷裂生殖”的生殖演化序列；此外，依據(jù)掌握的上萬個化石材料，按生物的輻射對稱性的不同，將生物分類歸納為兩輻、三輻、四輻、五輻射等多種軀體對稱形式。上述研究為化石胚胎學(xué)增添了新內(nèi)容，同時也為展現(xiàn)“寒武紀大爆發(fā)”生命世界全景提供了豐富的實證。
- 詳細介紹：
- 地球的生命不僅擁有輝煌的現(xiàn)在，更有著不平凡的過去。那個遠離我們而去的比當(dāng)今博大得多的生命世界，在我們面前就像一個永遠的謎。 本次研究運用“化學(xué)浸解法”對處于“寒武紀大爆發(fā)”序幕階段梅樹村期的寬川鋪生物群巖樣進行研究，獲得化石標本，利用電鏡掃描對化石進行微細結(jié)構(gòu)觀察，運用古生物學(xué)、微體古生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)及進化論的有關(guān)理論，爭取在真后生動物的相關(guān)研究上取得突破性進展：包括罕見的完整Punctatus及其不同發(fā)育階段的胚胎化石、四方塔形殼新種（Quadrapyrgites undulatuscostalis sp.nov.）和數(shù)十枚罕見的具“出芽生殖”和“斷裂生殖”特征的管狀生物化石。在上述新發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，本文進一步完善了五輻對稱的Punctatus個體發(fā)育模式；首次建立了四輻對稱的Quadrapyrgites個體演化序列；在數(shù)十枚管狀生物化石上可清晰分辨出 “芽體”、 “芽痕”、“母體”等出芽生殖信息以及“收縊帶”、“收縊紋”、“新生單節(jié)”等斷裂生殖特點，據(jù)此建立管狀生物 “出芽生殖”和“斷裂生殖”的生殖演化序列；此外，依據(jù)掌握的上萬個化石材料，按生物的輻射對稱性的不同，將生物分類歸納為兩輻、三輻、四輻、五輻射等多種軀體對稱形式。上述研究為化石胚胎學(xué)增添了新內(nèi)容，同時也為“寒武紀大爆發(fā)”之初生命世界的起源演化、繁殖發(fā)育、輻射進化等研究提供了珍貴材料。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：探索“寒武紀大爆發(fā)”的形成及演化機制，以地球生命史中真后生動物演化開端—腔腸動物為研究重點，希望在真后生動物的起源演化、生殖發(fā)育、功能進化及系統(tǒng)分類等方面有新進展。 基本思路：化學(xué)浸解“寒武紀大爆發(fā)”序幕階段梅樹村期的寬川鋪生物群巖樣，獲得化石標本，利用電鏡掃描對化石進行微細結(jié)構(gòu)觀察，運用古生物學(xué)、微體古生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)及進化論的有關(guān)理論，爭取在真后生動物的相關(guān)研究上取得突破性進展。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性：結(jié)合生物學(xué)理論，通過剖面觀察、化學(xué)浸解及電鏡掃描等綜合研究。 先進性：寬川鋪生物群涵蓋梅樹村生物群大部分生物，是研究早寒武世早期生物特征較好的代表。 獨特性：發(fā)現(xiàn)新種波狀環(huán)脊四方塔形殼；進一步完善Punctatus發(fā)育模式，首次建立Quadrapyrgites個體演化序列；新發(fā)現(xiàn)具“出芽生殖”及“斷裂生殖”特征的管狀生物化石，建立其生殖演化序列；系統(tǒng)歸納寬川鋪生物群的輻射對稱生物。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義：①Punctatus發(fā)育模式的完善及Quadrapyrgites個體演化序列的建立，為化石胚胎學(xué)添新內(nèi)容，為利用“重演律”研究真后生動物的起源演化、功能進化等提供新線索；②新種波狀環(huán)脊四方塔形殼的發(fā)現(xiàn)，為腔腸動物研究增添新材料；③輻射對稱生物的系統(tǒng)歸納為研究對稱生物提供參考與對比依據(jù)；④具“出芽生殖”和“斷裂生殖”特征生物化石的發(fā)現(xiàn)，為早寒武世生物繁衍方式研究開啟新的科學(xué)窗口。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：在陜南寧強寬川鋪地區(qū)早寒武世最早期的寬川鋪生物群中發(fā)現(xiàn)了大量以腔腸動物占主體的全新化石材料，包括罕見的完整Punctatus及其不同發(fā)育階段的胚胎化石、四方塔形殼新種（Quadrapyrgites undulatuscostalis sp.nov.）和數(shù)十枚罕見的具“出芽生殖”和“斷裂生殖”特征的管狀生物化石。在上述新發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，本文進一步完善了五輻對稱的Punctatus個體發(fā)育模式；首次建立了四輻對稱的Quadrapyrgites個體演化序列；在數(shù)十枚管狀生物化石上可清晰分辨出 “芽體”、 “芽痕”、“母體”等出芽生殖信息以及“收縊帶”、“收縊紋”、“新生單節(jié)”等斷裂生殖特點，據(jù)此建立管狀生物 “出芽生殖”和“斷裂生殖”的生殖演化序列；此外，依據(jù)掌握的上萬個化石材料，按生物的輻射對稱性的不同，將生物分類歸納為兩輻、三輻、四輻、五輻射等多種軀體對稱形式。上述研究為化石胚胎學(xué)增添了新內(nèi)容，同時也為真后生動物的起源演化、繁殖發(fā)育、輻射進化等研究提供實證材料。
獲獎情況
- 1.2009年省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎； 2.2009年校第六屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎； 3.《陜南早寒武世早期磷酸鹽化Punctatus發(fā)育模式研究》一文已被中國科學(xué)院南京古生物研究所主辦的核心期刊《微體古生物學(xué)報》錄用，將刊登于2009年第3期，正在印刷中。（附件1）
鑒定結(jié)果
- 1.省古生物學(xué)會認定書一份（附件2） 2.查新報告一份（附件3）
參考文獻
- [1]劉云煥、李勇、邵鐵全等,陜西南部早寒武世具口部磷酸鹽化Punctatus及胚胎化石研究.古生物學(xué)報. 2006.45（2）：182-194. [2]何廷貴，1987，揚子地臺區(qū)早寒武世錐石動物及 其早期演化，成都地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，1987,14(2):7-18. [3]華洪，陳哲，張錄易.陜南早寒武世磷酸鹽化囊 胚期及原腸胚期動物化石. 科學(xué)通報，2004，49（2）：177－180. [4]錢逸（主編），1999.中國小殼化石分類學(xué)與生物地層學(xué).北京，科學(xué)出版社,1-119. [5]岳昭,S.Bengtson. 1998，寒武紀大爆發(fā)中的磷酸鹽化胚胎化石.科學(xué)通報， 43：1858－1882. [6]陳均遠, 2004, 動物世界的黎明:1-365,江蘇科學(xué)技術(shù)出版社. [7]BENGTSON, Yue Z, 1997. fossilzied metazoan embryos from the earliest Cambrian. Science,277：1645－1648 [8]CONWAY Morris S, Chen Meng,e, 1990:Tommotiids from the Lower Cambrian of South China. Journal Paleontology. 64(2):169-184 [9]MICHAEL Steiner , Guoxiang Li,Yi Qian & Maoyan Zhu, 2004:Lower Cambrian Small Shelly Fossils of northern Sichuan and southern Shaanxi (China),and their biostratigraphic importance.Geobios,37:259-275 [10]XIAO S H ,Knoll A H. 1999,Fossil preservation in the Neoproterozic Doushantuo phosphorite Lagerstatte.Lethaia, 32:219-240.
同類課題研究水平概述
- 自上世紀70年代，中外學(xué)者對揚子地臺北緣早寒武世梅樹村階中發(fā)育的豐富早期微骨骼化石進行了深入研究，為 “寒武紀生命大爆發(fā)”等重大事件提供了重要佐證。國內(nèi)外研究概況如下： ⑴1983年, 楊暹合等報道了陜南扁球狀胚胎發(fā)育晚期標本，表面有Punctatus放射脊與花冠狀口相似的結(jié)構(gòu)； ⑵2004年,陳均遠等將Yue和Bengtson報道的Punctatus內(nèi)部具大量楔形細胞的囊胚期胚胎解釋為節(jié)肢動物卵； ⑶2004年，Steiner等對川北、陜南早寒武世特異保存的卵、胚胎及軟軀體生物進行了研究，發(fā)現(xiàn)A型、B型、Punctatus型三種類型胚胎標本； ⑷2007年，華洪、李朋等對Punctatus的個體演化進行了闡述； ⑸1997年,Yue和Bengtson據(jù)采自陜南寬川鋪段的胚胎化石標本，闡述了球形化石Olivooides multisulcatus是卵膜內(nèi)囊胚期化石，開創(chuàng)了早寒武世球狀化石胚胎學(xué)研究新領(lǐng)域，目前已成為國際古生物學(xué)界關(guān)注的熱點之一； ⑹2004年，華洪等在陜南寬川鋪地區(qū)早寒武世地層中發(fā)現(xiàn)卵膜內(nèi)的受精卵經(jīng)可能的胚盤形成、囊胚發(fā)育，形成腸胚直至胚胎組織分化和幼體孵化的演化； ⑺2006-2008年，李勇、劉云煥、邵鐵全等對陜西南部早寒武世具口部磷酸鹽化Punctatus及胚胎化石進行了研究； 以⑴-⑷文獻雖然對Punctatus進行研究，但只對Punctatus胚胎的某一特征進行單一研究，未涉及Punctatus個體演化序列。 以上⑸-⑺從不同視角對Punctatus個體演化序列進行研究：文獻○5建立了從細胞分裂→胚胎組織分化→孵化的個體發(fā)育，○6建立了卵膜內(nèi)的受精卵→可能的胚胎形成→囊胚原腸胚發(fā)育→胚胎組織分化→幼體孵化，這兩個序列某些環(huán)節(jié)之間都存在跳躍，沒有明確口部是在何階段形成；文獻○7建立受精卵→囊胚期、囊胚內(nèi)陷期、原腸胚形成期→原口直至發(fā)育成花冠狀口部，該序列明確展現(xiàn)了經(jīng)囊胚內(nèi)陷形成口部，但沒有明確五輻射錐體在何階段、經(jīng)歷何種胚胎演化形成等問題。 本作品在前人研究基礎(chǔ)上，較好地完善了上述序列，建立了“胚胎一端囊胚內(nèi)陷形成口部，另一端伸長發(fā)育成錐體”的兩極式個體演化序列；至于新種（Quadrapyrgites undulatuscostalis sp.nov.）與具有“裂殖”“芽殖”特征的生物化石屬首次發(fā)現(xiàn)。
