破解困扰生物学界200年的谜团 研究揭示动物进化的新奥秘

破解困扰生物学界200年的谜团研究揭示动物进化的新奥秘来自纳米比亚纳马群的埃迪卡拉纪海底重建图，显示了早期动物的多样性。图片来源：牛津大学自然历史博物馆/MightyFossils动物首次出现在化石记录中大约是在5.74亿年前。在寒武纪（5.39亿年前至4.85亿年前）的岩石中，动物的出现就像一场突然的"爆炸"，似乎与通常的渐进式进化变化背道而驰。许多科学家（包括达尔文本人）认为，第一批动物实际上早在寒武纪之前就已经进化了，但他们无法解释为什么化石记录中没有它们。埃迪卡拉纪最早的动物化石候选者Charnia的复原图，距今已有5.74亿年。图片来源：牛津大学自然历史博物馆/MightyFossils例如，"分子钟"方法认为，动物最早进化于8亿年前的新近纪早期（10亿年前至5.39亿年前）。这种方法利用基因累积变异的速度来确定两个或多个生物物种最后共享一个共同祖先的时间点。但是，虽然新近纪早期的岩石中含有微生物化石，如细菌和原生生物，但却没有发现动物化石。这给古生物学家带来了一个难题：分子钟方法是否高估了动物最初进化的时间点？还是动物在新近纪早期就已经存在，只是过于柔软和脆弱而无法保存下来？Dickinsonia是澳大利亚埃迪卡拉生物群（EdiacaraBiota）中最古老的动物化石之一。距今5.6-5.5亿年。资料来源：LidyaTarhan为了研究这个问题，由牛津大学地球科学系的罗斯-安德森（RossAnderson）博士领导的研究小组对最早的动物化石的保存条件进行了迄今为止最彻底的评估。主要作者罗斯-安德森（RossAnderson）博士说："据推测，最早的动物没有基于矿物的外壳或骨骼，需要特殊的条件才能成为化石。但是，某些寒武纪泥岩沉积显示了特殊的保存条件，甚至包括柔软脆弱的动物组织。我们推断，如果这些被称为伯吉斯页岩型（BurgessShale-Type，BST）的保存条件也出现在新近纪岩石中，那么化石的缺乏将表明当时确实没有动物。"为了研究这个问题，研究小组对来自近20个地点的寒武纪泥岩沉积物样本采用了一系列分析技术，将那些保存有BST化石的样本与那些只保存有矿物化石（如三叶虫）的样本进行比较。这些方法包括在牛津大学地球科学系和材料系进行的能量色散X射线光谱分析和X射线衍射分析，以及在英国国家同步加速器钻石光源进行的红外光谱分析。有BST保存但没有动物化石的托尼安遗址之一的图片挪威斯瓦尔巴群岛DeGeerbukta的SvanbergfjelletFormation。资料来源：罗斯-安德森/牛津大学分析发现，具有特殊BST类型保存的化石特别富含一种名为berthierine的抗菌粘土。含有至少20%贝壳杉碱成分的样本在大约90%的情况下产生了BST化石。BST化石的微尺度矿物图谱显示，另一种名为高岭石的抗菌粘土似乎在早期阶段直接与腐烂组织结合，在化石形成过程中形成保护性光环。安德森博士补充说："这些粘土的存在是预测岩石是否会蕴藏BST化石的主要因素。这表明粘土颗粒起到了抗菌屏障的作用，阻止细菌和其他微生物分解有机物。"随后，研究人员运用这些技术分析了大量化石丰富的新近纪泥岩矿床样本。分析结果表明，大多数化石不具备保存BST所需的成分。不过，位于加拿大努纳武特、俄罗斯西伯利亚和挪威斯瓦尔巴的三个矿床的成分与寒武纪的BST岩石几乎完全相同。然而，这三个矿床的样本中没有一个含有动物化石，尽管当时的条件很可能有利于动物化石的保存。安德森博士补充说："在这些罕见的新近纪早期样本和特殊的寒武纪沉积物中，带有化石的粘土的分布相似，这表明在这两种情况下，粘土都附着在腐烂的组织上，而且在这两个时期都存在有利于保存BST的条件。这提供了第一个'缺失证据'，支持了动物在新近纪早期尚未进化的观点，这与某些分子钟的估计相反。"据研究人员称，这项研究表明，动物起源的最大年龄可能在7.89亿年左右：这是斯瓦尔巴群岛地层的最年轻估计年龄。研究小组现在打算寻找有条件保存BST的、年龄逐渐变小的新近纪沉积物。这将确认化石记录中缺少动物的岩石的年龄，因为它们确实不存在，而不是因为条件不允许它们变成化石。他们还打算进行实验室实验，研究粘土与有机物在生物化石保存过程中的相互作用机制。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378843.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378843.htm

科学家为困惑古生物学家150年的神秘巨骨揭开新谜底

科学家为困惑古生物学家150年的神秘巨骨揭开新谜底巨大的鱼龙浮尸在海面上的复原图。在欧洲各地的海洋沉积物中都发现了鱼龙的残骸。图片来源：MarcelloPerillo/波恩大学1850年，英国博物学家塞缪尔-斯塔奇伯里在一份科学杂志上报告了一个神秘的发现：在布里斯托尔附近的化石矿藏AustCliff发现了一块巨大的圆柱形骨头碎片。此后，类似的骨头碎片在欧洲各地都有发现，包括北莱茵-威斯特法伦州的博嫩堡和法国普罗旺斯地区。2亿多年前，这些地区被淹没在巨大的海洋之下，海洋覆盖了西欧和中欧的大片地区。沉积物中保存着当时动物世界的化石遗骸，包括海洋和沿海居民。关于这些大型骨骼化石属于哪一类动物至今仍存在一些争议。斯塔奇伯里在对首次发现的化石进行研究时认为，这些化石来自一种已灭绝的类似鳄鱼的陆地生物--迷齿亚纲（labyrinthodontia）。然而，这一假设遭到了其他研究人员的质疑，他们认为这些化石来自长颈龙、剑龙或一个仍然完全未知的恐龙类群。长期以来，人们一直不清楚这些骨骼化石来自哪种动物。现在的新研究表明，它们来自鱼龙。图片来源：MarcelloPerillo/波恩大学由蛋白质纤维组成的不寻常组织马塞洛-佩里洛解释说："早在20世纪初，其他一些研究人员就已经推测这些化石可能是巨大鱼龙的化石。"这位年轻的研究员在波恩大学地球科学研究所马丁-桑德（MartinSander）教授领导的研究小组中对这一理论进行了研究，这是他硕士论文的一部分。作为工作的一部分，他研究了化石骨组织的微观结构。他说："相似物种的骨骼一般具有相似的结构。因此，骨组织学--骨组织分析--可以用来得出结论，说明该发现源自哪个动物群。"研究人员使用改装过的钻头，能够在不破坏珍贵化石的情况下取出骨头碎片。由此获得的薄薄的骨骼横截面使研究微观结构成为可能。图片来源：DeborahHutchinson/布里斯托尔博物馆和艺术馆佩里洛首先从至今尚未分类的骨骼中提取样本。他说："我比较了英格兰西南部、法国和博嫩堡的标本。它们都显示出一种非常特殊的特性组合。这一发现表明，它们可能来自同一动物群"。然后，他用一种特殊的显微镜证明，骨壁具有非常不寻常的结构：它含有矿化胶原蛋白（一种蛋白质纤维）的长链，这些长链以一种独特的方式交织在一起，而这种交织方式在其他骨骼中尚未发现。具有类似结构的鱼龙骨骼有趣的是，加拿大的大型鱼龙化石也具有非常相似的骨壁结构。佩里洛强调说："然而，这种结构在我研究过的其他动物群的化石样本中并没有发现。因此，看来这些碎片也极有可能属于鱼龙，而且这些发现驳斥了这些骨头来自陆生恐龙的说法"。这些化石很可能来自海洋生物的下颚。通过将化石碎片的大小与该动物群中其他物种的下颚进行比较，可以推断出这些动物的长度：正如鱼龙理论的支持者在早些时候的一项研究中最初推测的那样，它们的长度可能达到25米到30米。佩里洛说："不过，这个数字只是估计，还远远不能确定--直到我们找到更完整的化石遗骸。尽管如此，这些化石肯定异常巨大。"最早的鱼龙生活在距今约2.5亿年前的三叠纪早期的古海洋中。像鲸鱼一样大的鱼龙很早就出现了，但最大的鱼龙大约在2.15亿年前才出现。在2亿多年前的三叠纪末期，几乎所有鱼龙物种都灭绝了。它们骨壁的不寻常结构--类似于碳纤维增强材料--可能使骨骼非常稳定，同时允许快速生长。佩里洛说："即使动物正常进食，这些巨大的下颚也会受到强大的剪切力。这些动物也有可能用鼻子撞击猎物，类似于今天的虎鲸。不过，目前这还只是纯粹的推测。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427167.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427167.htm

摩洛哥一化石遗址揭示了4.7亿年前节肢动物的统治地位

摩洛哥一化石遗址揭示了4.7亿年前节肢动物的统治地位虽然需要更多的研究来分析这些碎片，但是根据描述的标本可以得知，这些巨型节肢动物可能长达2米（6.5英尺）。一个国际研究小组说，该遗址及其化石记录与之前描述和研究的80公里外的其他费祖阿塔页岩遗址非常不同。他们说Taichoute（被认为是更广泛的"Fezouata生物群"的一部分）为古生物学和生态学研究开辟了新途径。新生代节肢动物的大型碎片。资料来源：BertrandLefebvre来自洛桑大学和云南大学的第一作者FaridSaleh博士说："这个地方的一切都很新--它的沉积学、古生物学，甚至化石的保存--进一步突出了Fezouata生物群在完成我们对地球上过去生命的理解方面的重要性。"来自埃克塞特大学和云南大学的马小雅博士补充说："虽然我们发现的巨型节肢动物还没有被完全确认，但有些可能属于以前描述的Fezouata生物群的物种，有些肯定是新物种。尽管如此，它们的大尺寸和自由游动的生活方式表明它们在这些生态系统中扮演了一个独特的角色"。Fezouata页岩最近被选为全球100个最重要的地质遗址之一，因为它对了解大约4.7亿年前的早奥陶纪时期的演变非常重要。在这些岩石中发现的化石包括矿化元素（如贝壳），但有些也显示出特殊的软体部分，如内部器官的保存，使科学家能够研究地球上早期动物生命的解剖学。从Fezouata页岩新发现的地点。位于摩洛哥扎戈拉地区的Fezouata页岩的动物生活在浅海中，经历了反复的风暴和海浪活动，这些活动埋葬了动物群落，并将它们保存在原地成为特殊的化石。然而，在Fezouata生物群中，新潮动物（或自由游泳的）总体上仍然是一个相对较小的组成部分。这项新的研究报告了Taichoute化石的发现，这些化石保存在比扎戈拉地区的化石年轻几百万年的沉积物中，并且以巨型节肢动物的碎片为主。洛桑大学的RomainVaucher博士说："尸体被水下滑坡运到了相对较深的海洋环境中，这与以前发现的在较浅环境中保存的尸体形成了鲜明的对比，这些尸体被风暴沉积物埋在原地。"同样来自洛桑大学的AllisonDaley教授补充说："诸如腕足类的动物被发现附着在一些节肢动物的碎片上，这表明这些大型甲壳一旦死亡并躺在海底，就充当了海底居住群体的营养库。"来自捷克科学院的LukášLaibl博士，有机会参与了最初的实地考察，他说："Taichoute不仅因为大型新生物节肢动物的主导地位而显得重要。即使涉及到三叶虫，在Taichoute也发现了Fezouata生物群中迄今未知的新物种。"来自里昂大学的BertrandLefebvre博士是这篇论文的资深作者，他在过去20年里一直致力于Fezouata生物群的研究，他总结说："Fezouata生物群不断给我们带来新的意外发现"。这篇发表在《科学报告》杂志上的论文题为：《早奥陶纪Fezouata生物群的新化石组合》。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359437.htm

原甾醇生物群化石揭示了神秘古生物的"失落世界"

原甾醇生物群化石揭示了神秘古生物的"失落世界"地球上有三个主要的生命领域：单细胞的细菌和古细菌，以及更复杂的真核生物。尽管成员最少，但最后一组是我们最熟悉的--它包括我们人类以及所有动物、植物、藻类、真菌和一些单细胞生物，如变形虫。使真核生物与众不同的关键特征是，它们的细胞有一个细胞核和其他复杂的组成部分，如线粒体。但是它们究竟是什么时候开始进化的一直是个谜。真核生物的证据从大约8亿年前开始大量出现在化石记录中，但"分子钟"研究估计，第一批成员应该早在18亿年前就已经进化了。那么，为什么没有它们的记录呢？事实证明，可能有--只是科学家可能一直在寻找错误的东西。真核生物生命的主要标志之一是原甾醇，像胆固醇一样的脂质分子，在细胞中发挥重要功能。这些东西通常在可追溯到大约8亿年前的化石床中发现，但在更古老的岩石中几乎没有出现。一种假设认为，真核生物在那之前就已经存在，但是以更原始的形式存在，可能已经产生了不同的脂质分子。因此在新的研究中，研究人员开始寻找那些其他分子。他们检查了现代真核生物制造的原甾醇分子，并使用几种技术将它们缠绕到其祖先可能已经产生的中间版本。然后，他们开始在化石记录中寻找这些所谓"原甾醇"分子的迹象。果然，他们发现这些分子在8亿年前的旧岩石中很丰富。最古老的可以追溯到惊人的16.4亿年前，在澳大利亚的巴尼溪地层中，而且它们在全球各地的样本中令人惊讶地普遍。该研究的共同第一作者JochenBrocks教授说："科学家们在四十年里一直忽视了这些分子，因为它们不符合典型特征。但是一旦我们知道我们要找的是什么，我们就发现从全世界十亿年前的水道中提取的其他几十块岩石也渗出了类似的化石分子。"这让我们看到了一个失落的原生质生物群世界的一角。这些早期真核生物基本上在整个地球的海洋环境中繁荣发展，而且很可能比当时存在的细菌和古细菌更大、更复杂。科学家们甚至假设，原生动物群可能包括地球上最早的捕食者。但当然，他们的统治将不可避免地在8亿年前结束，那时更先进的真核生物如红藻开始出现。这些生命体将更好地适应不断变化的环境条件，并继续进化成我们今天所知的动物、植物和其他复杂的生命。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365259.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365259.htm

1.25亿年前的恐龙羽毛揭示了远古蛋白质的踪迹

1.25亿年前的恐龙羽毛揭示了远古蛋白质的踪迹来自绿河地层（约5000万年前，美国）的羽毛化石。标本保存在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆，新方法揭示恐龙与鸟类的相似之处，刻度线表示100毫米。资料来源：蒂芙尼-斯莱特博士基于斯莱特等人2003年论文的图表摘要。图片来源：科学图形设计今天发表在《自然-生态学与进化》（NatureEcologyandEvolution）上的这项研究由古生物学家蒂芙尼-斯莱特博士（Dr.TiffanySlater）和加州大学伯克利分校生物、地球与环境科学学院的玛丽亚-麦克纳马拉教授（Prof.MariaMcNamara）领导，他们与中国临沂大学和美国斯坦福大学同步辐射光源（StanfordSynchrotronRadiationLightsource）的科学家合作完成。研究小组分析了距今1.25亿年前的羽毛，这些羽毛来自中国鸟龙属（Sinornithosaurus）和早期鸟类"孔子鸟"（Confuciusornis），以及来自美国的一根距今5000万年前的羽毛。图为蒂芙尼-斯莱特博士在科克大学生物、地球和环境科学学院。图片来源：DaraghMcSweeney/Provision斯莱特博士说："发现恐龙和鸟类之间新的相似之处确实令人兴奋。为此，我们开发了一种检测古代羽毛蛋白质痕迹的新方法。利用X射线和红外线，我们发现恐龙中尼龙的羽毛含有大量的β蛋白，就像今天鸟类的羽毛一样。"为了帮助解读保存在羽毛化石中的化学信号，研究小组还进行了实验，以帮助理解羽毛蛋白质在化石化过程中是如何分解的。现代鸟类的羽毛中含有丰富的β蛋白，有助于增强羽毛的飞行能力。斑马雀羽毛的扫描电子显微镜图像。刻度线表示200微米。图片来源：蒂芙尼-斯莱特博士"不过，以前对恐龙羽毛进行的测试发现，大部分都是α蛋白。我们的实验现在可以将这种奇怪的化学反应解释为化石化过程中蛋白质降解的结果。因此，尽管一些羽毛化石确实保留了原始β蛋白的痕迹，但其他羽毛化石却遭到了破坏，告诉了我们一个关于羽毛进化的错误说法。"这项研究有助于回答一个长期存在的争论，即羽毛蛋白质和一般蛋白质是否能保存在深层时间中。图为蒂芙尼-斯莱特博士和玛丽亚-麦克纳马拉教授在科克大学生物、地球和环境科学学院的实验化石实验室。图片来源：DaraghMcSweeney/Provision该研究的资深作者玛丽亚-麦克纳马拉（MariaMcNamara）教授说："古代生物分子的痕迹显然可以存活数百万年，但你不能从字面上解读化石记录，因为即使是看似保存完好的化石组织也在化石化过程中被煮熟和压扁了。我们正在开发新的工具，以了解化石化过程中发生了什么，并揭开化石的化学秘密。这将使我们对重要组织及其生物分子的进化有令人兴奋的新认识"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387733.htm

古生物学家探索位于阿拉斯加的“恐龙竞技场”

古生物学家探索位于阿拉斯加的“恐龙竞技场”从上方俯瞰竞技场遗址。岩面上的凹痕就是恐龙的足迹。图片来源：PatrickDruckenmiller拍摄研究人员的发现和对竞技场的详细描述发表在最近出版的《历史生物学》（HistoricalBiology）杂志上。论文的第一作者达斯汀-斯图尔特（DustinStewart）说："这不仅仅是一层有脚印的岩石，"他是阿拉斯加大学的前研究生，发表这篇论文是他硕士论文的一部分。"这是一个时间序列。到目前为止，德纳利还有其他已知的足迹点，但没有如此大规模的。乍一看，该遗址在公园广袤的地貌中并不起眼：只是一个层层叠叠的岩石露头，从底部升起约20层楼高。论文的资深作者、阿拉斯加大学北方博物馆馆长帕特-德鲁肯米勒（PatDruckenmiller）说："当我们的同事第一次访问这个遗址时，他们在这个巨大的悬崖底部看到了一条恐龙足迹。我们第一次去那里的时候，也没看到什么。"斯图尔特回忆说，当他在7个小时的徒步旅行结束后走近该地点时，起初并没有什么感觉。后来黄昏来临，队员们又去看了看。一条大型食肉恐龙的足迹，很可能来自暴龙。这张图片是通过从不同角度拍摄多张照片，制作出足迹的三维视图，并用色彩加以突出。图片来源：达斯汀-斯图尔特拍摄的图片在白垩纪晚期，构成斗兽场的悬崖是平地上的沉积物，附近很可能是大片洪泛平原上的一个水坑。随着地球构造板块的碰撞和弯曲，形成了阿拉斯加山脉，原本平坦的地面发生了褶皱和垂直倾斜，露出了布满足迹的悬崖。这些足迹是古淤泥中硬化的印痕和沉积物填满足迹后硬化形成的足迹铸模的混合体。"它们非常漂亮，"德鲁肯米勒说。"你可以看到脚趾的形状和皮肤的纹理。"除了恐龙足迹，研究小组还发现了植物化石、花粉粒以及淡水贝类和无脊椎动物的证据。所有这些小线索拼凑出了当时环境的整体面貌。一面墙壁上的特写图片，显示出许多凹陷的巨龙脚印。画面左下方的冰斧长约3英尺，以示比例。图片来源：PatrickDruckenmiller拍摄他说，该地区是大河系统的一部分，附近还有池塘和湖泊。该地区的气候比现在温暖，更像西北太平洋地区。这里有针叶树和落叶树，林下有蕨类植物和马尾草。根据足迹，数千年来，各种幼年恐龙到成年恐龙经常出没于该地区。最常见的是大型植食性鸭嘴龙和角龙。研究小组还记录了更罕见的食肉动物，包括猛龙和暴龙，以及小型涉水鸟类。每年都有成千上万的人来到迪纳利国家公园和保护区，体验迷人的自然景观和环境。德鲁肯米勒说："令人惊叹的是，大约7000万年前，德纳利的动植物群同样令人印象深刻。当时这里森林密布，恐龙繁衍生息。有一种暴龙在德纳利到处跑，它的体型是现在最大的棕熊的好几倍，有会飞的爬行动物，还有鸟类，这是一个神奇的生态系统。"国家公园管理局地质学家丹尼-卡普斯（DennyCapps）说，保护像竞技场这样的化石遗址是国家公园管理局的一项重要任务。他说："一方面，我们必须保护像竞技场这样的世界级化石遗址不受干扰和盗窃。另一方面，我们鼓励游客在地质环境中探寻化石，以便更好地掌握地貌和生态系统随时间的演变，同时让它们不受干扰，供其他人欣赏。"德鲁肯米勒计划继续与国家公园管理局合作，研究竞技场和其他足迹点。他说："我们在公园里进行的足迹研究与我们在阿拉斯加北部科尔维尔河沿岸收集的恐龙骨骼研究成果相得益彰。德纳利国家公园和保护区是世界一流的恐龙足迹区。我们还有很多探索工作要做，不知道还会有什么惊喜等着我们。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377369.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377369.htm