先有雞還是先有蛋，這個經(jīng)典問題是對于生物起源之謎的最形象描述，而中國科學(xué)家的最新研究成果或?qū)椭藗冋业酱鸢?。通過對貴州甕安出土的地球最古老“蛋”化石的研究，中科院南京古生物所陳雷博士等人發(fā)現(xiàn)，這種原本被認為是動物胚胎的細胞團，其實不是“蛋”而是“雞”，是已知最早的有細胞分化的多細胞真核生物，是現(xiàn)代動物“祖先的祖先”。不過這種生物的“蛋”是什么樣子，如何完成“蛋”和“雞”之間的循環(huán)，仍然有待解答。

這個全新的發(fā)現(xiàn)使人們對多細胞生物起源的真相又近了一步，為解釋寒武紀生命大爆發(fā)提供了理論基礎(chǔ)，被國際權(quán)威刊物《自然》采用。

科研人員在研究甕安生物群“胚胎”化石

甕安生物群多細胞化石顯微圖

甕安古生物群為何重要？

地球上最早的“蛋”原來并不是“蛋”。9月25日，來自中科院南京地質(zhì)古生物所的博士生陳雷和龐科向記者展示，十多年來被稱之為地球最早的胚胎化石，實際上是一種具有細胞分化的多細胞真核生物。它們有可能是一種“干群動物”，或者某種多細胞真核藻類。而“干群動物”是動物“祖先的祖先”。

這一發(fā)現(xiàn)有何重要意義？一切還得從甕安生物群說起。

上世紀70年代中期，中國的科學(xué)家們在貴州甕安的巖石中發(fā)現(xiàn)了埃迪卡拉紀陡山沱組生物群（注：埃迪卡拉紀是一個地質(zhì)年代，一般指620—542百萬年前；陡山沱組則是一種以組為巖石地層單位的地層結(jié)構(gòu)）。這是全球已知的最古老的多細胞動物化石。

甕安生物群是全世界科學(xué)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(jié)構(gòu)。

1998年，《自然》和《科學(xué)》兩份權(quán)威雜志同時刊發(fā)論文，稱在甕安生物群中發(fā)現(xiàn)一類球狀化石，它們呈等體積細胞分裂，也就是一分二、二分四，而細胞總體積不變，單個細胞體積呈指數(shù)遞減，論文將其解釋成動物胚胎——也就是地球上最古老的“蛋”化石。

但是，關(guān)于這些化石的爭論從來都沒有停止過。它們到底屬于何種動物的胚胎？抑或它們本身就是一種動物而不是胚胎？

有科學(xué)家提出，藻類等多種類群的生物也具有類似的特征，甚至有學(xué)者認為它們屬于原生動物，如中生粘菌蟲或硫細菌。

因此，這些被稱為最早的胚胎化石，一方面在國外學(xué)者甚至教科書中廣泛流行，一方面又備受學(xué)界爭議。

想要打破這種飽受質(zhì)疑的假說，必須找到更有說服力的化石。由于以前報道的化石結(jié)構(gòu)簡單，只有類似胚胎發(fā)育早期的序列。找到發(fā)育后期的具有更多特征的化石，才是判定其究竟屬于動物胚胎還是其它類型生物的關(guān)鍵。

甕安生物群化石樣本

用“土辦法”找到新證據(jù)

“從顏色上看，甕安的磷塊巖有黑色和灰色之分。在以往的研究中，大家都把灰色磷塊巖作為主要研究對象?！标惱渍f：“但是，我們另辟蹊徑，選取了以前容易被人們忽視的黑色硅質(zhì)磷塊巖為研究對象?！?/p>

“這種巖石之所以是黑色，是因為含有硅質(zhì)的原因。因此，相比灰色磷塊巖，它是有機的，細節(jié)也保存的更完好精美。”陳雷的導(dǎo)師袁訓(xùn)來介紹。

在過去的二十年里，中外學(xué)者都采用酸蝕法從灰色磷塊巖中分離得到化石，這種方法的好處是化石呈三維立體，直觀易辨識，而且保存精美。

但是，除了好看一些以外，科學(xué)家們并沒有從中得到更多有價值的發(fā)現(xiàn)。

“為什么不換一個思路呢？”陳雷說，他們想到了用最“古老”的土辦法——研磨。通過把巖石研磨成30—50微米的薄片，之前還像個煤塊一樣的黑色硅質(zhì)磷塊此刻已薄如蟬翼，陳雷等總共研磨制作了1000余片的薄片，每片上都有上百個化石。

在顯微鏡下觀察，他們不僅發(fā)現(xiàn)了具有以前所報道的等體積細胞分裂特征的化石，還發(fā)現(xiàn)了其他一些具有細胞分化特點的化石。這些化石具有奇特的分化特點——內(nèi)部細胞在分裂到數(shù)百個之后，出現(xiàn)了營養(yǎng)細胞和繁殖細胞的分化。并且繁殖細胞包裹在一個囊殼內(nèi)，一直進行細胞分裂和生長，細胞數(shù)可達到了數(shù)百數(shù)千個，形成“繁殖體“，在圖片上呈現(xiàn)出深色的一團。其他細胞則被稱為營養(yǎng)細胞。隨著繁殖體的增大，由于生物總體積是不變的，營養(yǎng)細胞就會犧牲自己為繁殖體騰出生長空間，發(fā)生程序性的死亡。

“胚胎發(fā)育過程中不可能出現(xiàn)一部分細胞死亡的現(xiàn)象，這就基本推翻了之前胚胎化石的假說?！痹?xùn)來說：“它也不同于河蚌，水母等冠群動物,這是一種非常奇特的生物，從沒有見過的生物。”

為寒武紀生命大爆發(fā)提供生物基礎(chǔ)

這是一個令人激動的全新發(fā)現(xiàn)?？梢酝茢?，這種6億年前的生物確切地屬于有細胞分化的多細胞真核生物。

它有可能是一種干群動物，或者某種多細胞真核藻類。而干群動物是動物“祖先的祖先”，因此，這個發(fā)現(xiàn)使人們對多細胞生物早期演化的真相又近了一步。

“不論它是哪一種生物，它所具備的特征都為后來的寒武紀生命大爆發(fā)提供了很好的生物基礎(chǔ)?！痹?xùn)來說。

陳雷說，目前所觀察到的只是這種多細胞真核生物的成熟期，至于它們?nèi)绾卧俜只梢粋€個新生命體的，還需要更多的材料和證據(jù)。

這就好比是科學(xué)家們目前只發(fā)現(xiàn)了小雞，但是小雞如何長大，長大后又如何再下蛋過程并不知道。

研究人員表示，研究還遠未停止，未來的研究需要更多的證據(jù)才能作出更為明確的解釋。確認這些化石處于生命進化樹的哪一部分，仍是課題組下一步的研究目標。

“如果把這類生物的整個生命周期看成一個完整的圓，我們現(xiàn)在只是知道了這個圓前半部分，還不知道從這次新發(fā)現(xiàn)發(fā)生的細胞分化階段怎樣回到開頭的單細胞受精卵。”陳雷表示，下一步的研究任務(wù)就是把這個圓畫完整，確認“小米粒兒”究竟是動物還是植物，又是哪種動植物。

綜合《科技日報》、《中國科學(xué)報》報道