5.5亿年前的罕见化石解决了海绵进化的古生物学难题

5.5亿年前的罕见化石解决了海绵进化的古生物学难题 5.5亿年前海海绵化石的突破性发现为海绵进化提供了新的视角，并为未来的化石搜寻提供了指导。埃迪卡拉海床上重建的Helicolocellus的生活位置。资料来源：袁勋来乍一看，简单的海绵并不是什么神秘的生物，它甚至没有大脑，没有内脏，把它的年代追溯到 7 亿年前也不成问题。然而，令人信服的海绵化石只能追溯到大约 5.4 亿年前，化石记录中留下了 长达1.6 亿年的空白。弗吉尼亚理工大学地球生物学家肖树海及其合作者在6月5日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，报告了一块距今5.5亿年的"失落年代"海海绵，并提出最早的海海绵尚未形成矿物骨骼，为寻找失踪化石提供了新的参数。海海绵失踪之谜的核心是一个悖论。分子钟估算（包括测量随时间累积的基因突变数量）表明，海绵一定是在大约 7 亿年前进化而来的。然而，在如此古老的岩石中却没有发现令人信服的海绵化石。多年来，这个难题一直是动物学家和古生物学家争论的话题。这一最新发现填补了最早的动物之一的进化家谱，解释了它在较古老岩石中的明显缺失，并将达尔文关于它何时进化的问题联系起来。肖最近入选了美国国家科学院，他第一次看到这种化石是在五年前，当时一位合作者给他发了一张中国长江沿岸发掘的标本的照片。作为理学院教师的他说："我以前从未见过这样的东西。几乎是一瞬间，我就意识到这是个新东西。"肖和来自剑桥大学和南京地质古生物研究所的合作者们开始逐一排除各种可能性：不是海鞘，不是海葵，也不是珊瑚。他们想，这会不会是一种难以捉摸的古代海海绵呢？弗吉尼亚理工大学地球生物学家肖树海及其合作者报告了一块距今5.5亿年的海海绵化石，填补了最早的动物之一在进化家谱中的空白。照片由弗吉尼亚理工大学的 Spencer Coppage 提供。图片来源：Spencer Coppage for Virginia Tech在 2019 年发表的一项早期研究中，肖和他的团队提出，早期海绵之所以没有留下化石，是因为它们还没有进化出生成硬针状结构（即今天海海绵的特征）的能力。肖的团队成员通过化石记录追踪海绵的进化。随着时间的推移，海绵体的有机成分越来越多，矿化度越来越低。"如果往回推，那么最早的生物可能是软体生物，它们的骨骼完全是有机的，根本没有矿物质，"肖说。"如果这是真的，那么除非在非常特殊的情况下，快速化石取代了退化，否则它们是无法在化石中存活下来的。"2019 年晚些时候，肖的国际研究小组在这样的环境中发现了一块保存完好的海绵化石：众所周知，在海洋碳酸盐岩的薄层中保存着大量软体动物，包括一些最早的具有移动能力的动物。肖说："通常情况下，这类化石会消失在化石记录中。新发现为我们提供了一个窗口，让我们可以了解早期动物在长出坚硬部分之前的情况。"新的海绵化石表面镶嵌着错综复杂的规则盒子，每个盒子又被分割成更小的相同盒子。南京地质古生物研究所和剑桥大学的博士后研究员王晓鹏说："这种特殊的模式表明，我们手上的海绵化石与某种玻璃海绵的关系最为密切。"新海绵化石的另一个出人意料之处在于它的大小。剑桥大学的合作者亚历克斯-刘（Alex Liu）说："在寻找早期海绵化石时，我原本以为它们会非常小。新化石长约15英寸，体形相对复杂，呈圆锥形，这挑战了我们对早期海绵外观的许多预期。"这块化石填补了一些缺失的年份，同时也为研究人员如何寻找这些化石提供了重要的指导这将有望把人们对早期动物进化的认识进一步向前推移。"这一发现表明，最早的海绵可能是海绵状的，但不是玻璃状的，"肖说。"我们现在知道，在寻找早期海绵时，我们需要拓宽视野"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

我国科学家发现寒武纪生命大爆发的关键因素

我国科学家发现寒武纪生命大爆发的关键因素 寒武纪生命大爆发，被称为古生物学和地质学上的一大悬案。一段时间以来，其诱因是学界关注的热点问题。 记者从中国科学技术大学获悉，近期该校卫炜副研究员、董琳慧博士研究生和黄方教授等人研究发现，海水中对早期动物有毒害作用的硫化物和钡离子的移除，促使了寒武纪生命大爆发。这一发现为寒武纪早期海洋氧化与生命大爆发之间的互馈机制提供了新的见解。（新华社）

两只侏罗纪“小鼠” 竟能改写哺乳动物演化结构

两只侏罗纪“小鼠” 竟能改写哺乳动物演化结构 早期哺乳动物牙、耳如何演化？伴随着越来越多古老化石的出土，古生物学家发现，早在2亿年前的侏罗纪，最早的哺乳动物就已经出现了。三叠纪中后期，爬行动物便开始朝着哺乳动物的方向进化，在这一演化过程中，有两个最为重要的形态和功能变化，表现在牙齿从简单到复杂以增加食物的摄取能力，下颌头骨关节变为中耳听骨组合以提高听觉效力。牙齿特征是鉴定哺乳动物同源关系，即哺乳动物“认亲”的关键要素。1982年，中国科学院院士周明镇和澳大利亚维多利亚博物馆资深研究员托马斯·里奇合作，报道了产自四川自贡地区侏罗系一段带颊齿的下颌标本，建立了董氏蜀兽。蜀兽具有特殊的下臼齿，跟座位于三角座的前端而非后端。这种特殊的假磨楔齿在咬合过程中，上原尖咬在下跟座里，上下齿尖、齿脊间既有剪切，又有挤压研磨功能，是哺乳动物特有的高效处理消化食物的方式。在最近20年中，占主导地位的观点认为，蜀兽这种具有假磨楔齿的类群，和澳大利亚磨楔齿类（包括现生单孔类）的关系最近。然而，有些学者并不认同，他们发现，蜀兽牙齿和澳大利亚磨楔齿类的差别巨大，从形态、功能和演化上都存在无法解释的难点。与此同时，学术界对蜀兽与柱齿兽（侏罗纪时期的一种哺乳动物）的同源关系也存争议。有观点认为，蜀兽假跟座的牙齿特征与柱齿兽类相对应，因此将蜀兽归入到柱齿兽类。还有观点认为，蜀兽具有和磨楔齿一样的三角座，而柱齿兽不存在三角座，因此柱齿兽的假跟座和蜀兽的假跟座是独立起源的。科研人员此次借助不同的高精度CT开展了多次扫描，最终将内蒙古宁城道虎沟出土的中侏罗纪的两块标本，确认为蜀兽，并对假磨楔齿的概念提出了全新的解释。在第一篇论文中，研究人员对内蒙古道虎沟中侏罗纪时期（1.68亿年至1.64亿年前）的两个标本进行了研究，建立了一个蜀兽新属种“周氏近柱齿兽”，并根据牙齿研究的系列证据提出了一种新的解释：蜀兽的假磨楔齿与南方磨楔齿类无关，而与另一种已灭绝的哺乳动物的臼齿模式同源。该研究对单孔类的起源提出了新的观点，改写了哺乳动物生命树早期演化的结构。第二篇论文研究了来自云南禄丰早侏罗纪（2.01亿年至1.84亿年前）的第二种新发现的、更原始的哺乳动物“杨氏滇尖齿兽”和上述“周氏近柱齿兽”的中耳。这两个新属种的标本，提供了迄今为止中生代哺乳形动物中保存最为完整的下颌中耳结构，补上了从双颌骨关节到过渡型中耳单颌关节中间缺失的演化证据。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员毛方园表示，研究为哺乳动物中耳演化这个世界难题提供了以中国材料为基础的完整证据链。中耳演化和牙齿演化的成果，将促进早期哺乳动物演化研究翻开新篇章。 ... PC版： 手机版：

研究揭史上最大灵长类灭绝之谜 步氏巨猿未能随环境演化

研究揭史上最大灵长类灭绝之谜 步氏巨猿未能随环境演化 #两岸国际 上世纪30年代有香港药材舖出售「龙骨」，专家根据这种化石，发现中国南部曾经存在史上最大型的灵长类动物，称为「步氏巨猿」，这种古生物为何会灭绝，中外科学家的最新研究解开了谜团。 (1/11/13:29)

中国侏罗纪标本改写哺乳动物生命树演化结构

中国侏罗纪标本改写哺乳动物生命树演化结构 这两个研究为哺乳动物同源关系提供了新的视角,并重塑了早期哺乳动物的系统发育。两篇研究论文于2024年4月3日在国际期刊《自然》上同期发表。蜀兽是侏罗纪早期小型哺乳动物,具有特殊的假磨楔齿,即其下臼齿三角座前面有一个“假跟座”(盆状结构)。相比之下,哺乳动物的磨牙具有磨楔齿,其跟座位于三角座后面,接收上臼齿的原尖,并与上牙形成精确咬合,用于食物的加工/咀嚼。蜀兽曾在系统发育上与南方磨楔齿兽(Australosphenidans,包括现存的单孔目动物和近亲)关系更近,但这种系统关系是有争议的,并且在哺乳动物的研究中留下了一些形态学、古地理和功能等令人困惑的问题。在第一篇论文中,研究人员对内蒙古道虎沟中侏罗世(1.68-1.64亿年前)的两个标本进行了研究,建立了蜀兽的一个新属种,周氏近柱齿兽(Feredocodon chowi)。根据完整的牙列、咬合关系和牙齿序列同源性的证据,研究人员提出了一种新的解释:蜀兽的假磨楔齿实际上与另一种已灭绝的哺乳动物柱齿兽(Docodonta)的臼齿模式是同源的。根据修正后的牙齿特征重建的系统发育分析结果表明,一个类似摩根齿兽的祖先独立地产生了三个主要的哺乳动物类群:柱齿形兽(Docodontiformes,包括柱齿兽和蜀兽),异兽(Allotheria)和全兽(Holotheria,包括对称齿兽,兽类和近亲)。早期哺乳动物臼齿进化方向是,由类似于摩根齿兽(Morganucodon)的三尖一排的牙齿形式,在三个大类中以不同的方式,逐渐变宽变复杂,以适应更有效的食物加工。论文研究对单孔类(现生动物代表如鸭嘴兽等)的起源提出了新的观点,改写了哺乳动物生命树早期演化的结构。在第二篇论文中,重点研究了来自中国禄丰早侏罗世(2.01-1.84亿年前)的第二种新的、更原始的类似摩根齿兽的哺乳动物,杨氏滇尖齿兽(Dianoconodon youngi),和上述周氏近柱齿兽的中耳。众所周知,一些早期哺乳动物有双颌关节,随着时间的推移,内侧的原始颌关节的组分演变成了中耳的一部分,这些化石记录了这种转变的过程。两个属种下颌的不同特征显示:下颌其中一个关节逐渐失去了承压功能,而中耳开始渐渐适应了行使听力功能。新的证据揭示了骨化的麦氏软骨在中耳演化的过渡过程中起了一种稳定器的作用,而方骨的内侧向位移则对起负重作用的颌关节转换至中耳结构发挥了关键作用。该研究有力地支持了哺乳动物中耳渐进演化的观点,并为哺乳动物中耳演化这个世界难题提供了以中国材料为基础的完整证据链。本研究中周氏近柱齿兽(Feredocodon chowi)和杨氏滇尖齿兽(Dianoconodon youngi)分别以周明镇院士和杨钟健院士的名字命名,以纪念两位在早期哺乳动物研究中的贡献。本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。图1. 周氏近柱齿兽和杨氏滇尖齿兽生态重建图2. 周氏近柱齿兽正、副型标本图3. 蜀兽牙齿咬合关系及两种牙尖同源性假说:左(c, e)传统认识;右(d, f)新观点图4. 杨氏滇尖齿兽头骨及齿列重建图5. 哺乳中耳渐进演化系统框架及颌关节转移示意图 ... PC版： 手机版：

中国科大揭示地球氮元素起源与早期演化之谜

中国科大揭示地球氮元素起源与早期演化之谜 氮是地球上生命的基本组成元素之一，广泛存在于众多有机分子之中。尽管氮对生命至关重要，但与地球初始增生物质相比，当前硅酸盐地球（包括大气、地壳和地幔）的氮含量相对较低，大约只有2ppm（百万分之二）。深入研究地球中氮的增生演化历史对认识地球生命相关元素的起源及宜居性演变具有重要意义。目前，学术界主要有两种关于地球挥发份增生模型。第一种模型，即“后期增生模型（Late veneer）”，认为形成地球的初始增生物质几乎不含挥发份，包括氮，而硅酸盐地球目前所具有的挥发份丰度主要是在增生晚期通过加入少量富含挥发份物质（如碳质球粒陨石）形成的。第二种模型，即“早期演化模型”，则认为地球的初始增生物质原本就富含挥发份，地球所经历的一系列演化过程导致了目前硅酸盐地球相对于初始组分亏损挥发份。氮有两种稳定同位素，即14N和15N。氮同位素可用于示踪地球挥发份在行星增生过程中的演化历史，为研究类地行星挥发份的起源和演化提供了一种关键研究手段。然而，要有效利用这一工具，首先必须了解行星早期演化阶段中氮同位素的分馏机制。王文忠特任教授采用第一性原理计算方法，研究了星云物质凝聚形成星胚过程中的氮同位素分馏，包括熔融挥发和核幔分异两个阶段。研究发现，在早期太阳系星云中氢气尚未完全散失的条件下，熔融挥发使得星胚富集14N，而核幔分异则导致15N在硅酸盐熔体中富集。结合第一性原理计算结果和实际观测数据，研究团队发现早期星胚演化过程并不足以解释当前硅酸盐地球的氮同位素组成，必须在增生晚期加入一定量的富含挥发性成分的物质，如碳质球粒陨石，以解释观测到的氮同位素特征。因此，硅酸盐地球中的氮丰度是早期星胚演化和晚期增生阶段共同作用的结果。值得注意的是，尽管晚期增生对硅酸盐地球的氮丰度具有显著影响，但由于加入的富含挥发份物质的质量极低，其对硅酸盐地球中其他挥发份丰度的贡献十分有限。论文第一和通讯作者为王文忠特任教授，合作者包括英国伦敦大学学院John Brodholt教授、美国卡耐基科学研究所Michael Walter研究员和田纳西大学诺克斯维尔分校黄士春教授。近年来，王文忠特任教授领导的研究团队专注于类地行星挥发份的起源及早期演化，运用多种同位素作为示踪工具，结合第一性原理计算与观测数据，揭示了地球在吸积初始阶段便显著增生了大量挥发性元素，星胚的演化过程对地球的挥发份储库进行了重塑，相关论文发表在《NatureGeoscience》和《Science Advances》（Wang et al., 2021, NG, 2023, SA）。该研究对现有理论模型进行了重要的补充，重新评估了“后期增生”对地球氮丰度的影响。这一系列工作揭示了“早期演化”和“后期增生”两个阶段对地球挥发份的综合影响，为理解地球挥发性成分的演化历史提供了新的视角。图 早期星胚熔融挥发和晚期增生对挥发份的影响论文链接： ... PC版： 手机版：