“先有雞還是先有蛋”有答案了

作為動物界的成員，人們對動物究竟是何時并如何起源的抱有天然的好奇心，但直到今天，這仍然是演化生物學領域懸而未決的重大科學難題。最近中科院南京地質古生物研究所的專家在我國貴州甕安生物群——一個距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石，記錄了動物從單細胞祖先向多細胞祖先演化的關鍵一步，這一步為真正有細胞和組織分化的動物的出現奠定了生物學基礎。打個比方，如果將動物比喻成“雞”，那么“蛋”存在著一個復雜的胚胎發育機制，這個研究揭示，這個“蛋”早在6.1億年前就出現了，比“雞”——動物大量出現早了4千多萬年。

揚子晚報/紫牛新聞記者 于丹丹

疑問：動物單細胞是何時演化成多細胞的？

現代動物界包括三十多個動物門類，已有研究表明，它們擁有一個距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細胞組成，而且細胞有功能分化，它是由更古老的單細胞祖先演化而來。

然而困擾科學家的是，動物單細胞祖先是何時以及如何演化成多細胞祖先的呢？這個問題如同“先有蛋還是先有雞”，一直沒有確鑿的答案。

記者從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，該所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員，與英國布里斯托大學、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作，發現的“籠脊球”化石，記錄了動物從單細胞祖先向多細胞祖先演化的關鍵一步，這一步為真正有細胞和組織分化的動物的出現奠定了生物學基礎。相關研究成果于2019年11月27日在線發表在《細胞》集團子刊《當代生物學》(Current Biology)上。

發現：貴州籠脊球化石，終于引起了專家的注意

要了解最早的“蛋”，一切還得從甕安生物群說起。在貴州中部的黔南布依族苗族自治州，有個叫甕安的小城，這里以豐富的磷礦資源著稱，被譽為“亞洲磷倉”。

從20世紀80年代起，越來越多的人來到這里開采磷礦。在開采過程中，不少稀奇古怪的化石被接連挖掘出來。這吸引了古生物學家的注意。1998年，古生物學家在甕安的埃迪卡拉紀地層中陸續發現了一批獨特的動物成體及胚胎化石，甕安生物群開始揚名國際。甕安生物群是全世界科學家研究多細胞真核生物早期演化的一個重要窗口，其化石以磷酸鹽化的形式保存了精美的細胞結構。

最早2000年，這樣的顯微鏡下看上去像鳥籠的化石，就被命名了，但是因為形態怪異，且大部分籠脊球化石的細胞結構并沒有保存的很好，所以起先并不為人所注意。

中科院南京地質古生物研究所副研究員殷宗軍告訴記者，這些化石的標本是2007年采集的，當時沒有更先進的設備。不過在十幾年間，有心的研究人員一直在默默積累，大概有幾百個化石標本，“其中有很多標本細胞學機構保存的很好，外包膜也很完整”，殷宗軍說，2015年開始，研究人員采用最先進的超高分辨率同步輻射三維無損成像技術，像醫生給患者做CT掃描一樣，重構了數百個籠脊球標本的立體結構。

研究：動物胚胎發育機制，比動物化石大量出現早幾千萬年

記者現場看到的籠脊球，并不是我們想象中的“球”，它的直徑不到1毫米，好像一粒沙，但是在顯微鏡下，能看出它圓滾滾的球狀形狀。

而吸引科學家注意的，是籠脊球精美的多細胞結構?！巴饷媸且粋€完整的囊包，有兩層包膜，內層膜較薄，外層膜較厚，里面是一個多細胞體。”殷宗軍說，研究發現它們在一個充滿母源營養物質的厚壁囊包中發育，不同標本代表了不同的發育階段。他們從中空的籠狀逐漸發育成實心球。

重建的發育序列顯示，其發育過程非常類似動物的單細胞近親，但比動物的單細胞近親更為復雜的是，它們在胚胎發育過程中出現了有規律的細胞遷移和重組，這些細胞行為和動物原腸胚的細胞遷移重組行為非常類似，表明動物胚胎特有的發育機制在動物化石記錄大量出現之前至少4千多萬年就已經準備好了。

觀點：孵化出動物的這只“蛋”，在6.1億年前就出現了

“它可能是一種已經滅絕的生命形式，記錄了動物從單細胞祖先向多細胞祖先演化的關鍵一步?！币笞谲娬f，所有的動物都是一個單一類群，是由一個祖先演化出不同的門類，如果把動物比喻成“雞”，那這只雞是怎么來的，是由“蛋”孵化而來，這個“蛋”就是復雜的胚胎發育機制。

而籠脊球化石的發現恰恰就表明，孵化出動物這只小雞的“蛋”在6.1億年前就已經出現了。

責任編輯：田博群