研究表明，多細(xì)胞動物的祖先由更古老的單細(xì)胞生物演化而來。但這一關(guān)鍵變化是如何發(fā)生的，卻一直沒有確鑿答案。中科院南京地質(zhì)古生物研究所與英國、瑞典、瑞士學(xué)者合作，在中國貴州甕安生物群中發(fā)現(xiàn)一類6.1億年前的胚胎化石，被科學(xué)界普遍認(rèn)為，或?qū)⒊蔀榻忾_這一謎團(tuán)的鑰匙。

相關(guān)科研人員是如何從貴州甕安發(fā)現(xiàn)這一胚胎化石，又是如何開展研究，并最終取得如此巨大成果的呢？消息發(fā)布當(dāng)日，都市新聞記者采訪到曾經(jīng)參與采集甕安古生物群化石的貴州大學(xué)古生物研究中心教授趙元龍、以及參與整個(gè)采集及研究過程的中科院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員殷宗軍，聽他們揭秘幕后故事及重要意義。

82歲的貴州教授，曾參與化石的采集

11月28日，此項(xiàng)發(fā)表在國際知名期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上的相關(guān)成果，一時(shí)引起多方關(guān)注。據(jù)介紹，此次成果為在貴州甕安生物群中發(fā)現(xiàn)的胚胎化石“籠脊球”，是迄今人類發(fā)現(xiàn)最古老的與動物相關(guān)的胚胎化石，為揭開動物起源之謎提供了重要新線索。

得到消息后，記者通過介紹，系到貴州大學(xué)貴州省古生物研究中心教授、82歲的古生物學(xué)者趙元龍。沒想到，趙老不僅熟知古生物研究，更與甕安古生物群的此次成果頗頗有淵源。

他對都市新聞記者說，實(shí)際上早在1997年，研究澄江古生物化石群的科學(xué)家陳均遠(yuǎn)，就邀臺灣古生物學(xué)家李家維一道，到貴州尋找澄江古生物化石群的“老祖宗”。這樣，大家一起從貴陽，前往1993年已被命名、但上不算知名的甕安生物群，并在磷礦中部的磷塊巖中進(jìn)行測樣。

“之后，李家維回臺灣進(jìn)行研究，并發(fā)現(xiàn)了胚胎化石，最后由他和陳均遠(yuǎn)的名義，在《科學(xué)》雜志上發(fā)表研究成果，說找到了全世界動物的最早化石，從而引起轟動。之后，美國、英國的科學(xué)家也合作研究，并取得了很多成果，如殷宗軍發(fā)現(xiàn)6億年前的海綿始祖“貴州始杯海綿”等。

有趣的是，不久前的11月10日，趙元龍和李家維、陳均遠(yuǎn)三個(gè)發(fā)現(xiàn)者，借參加在云南澄江召開的寒武紀(jì)大爆發(fā)國際研討會之機(jī)，還特意前往當(dāng)初在發(fā)現(xiàn)化石的甕安古生物群，一起高興地回憶當(dāng)時(shí)采集樣品的情形，并合影留念。但那時(shí)，他尚未想到，半個(gè)多月后，又出了如此巨大的成果?！斑@個(gè)成果很重要，因?yàn)闋可娴缴鹪?，并且走在全世界前列?！?趙元龍說。

籠脊球化石，a和b是裸露的標(biāo)本，囊包已丟失，c和d是保存了囊包的標(biāo)本，e和f是a和b的局部放大，顯示細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

就像給病人拍CT，所得數(shù)據(jù)多達(dá)2.5T

經(jīng)趙元龍介紹，記者聯(lián)系到參與此項(xiàng)研究的中科院南古所副研究員殷宗軍，并聽他介紹了此次科研成果出爐的前前后后。

他說，1998年，就有科學(xué)家在甕安找到了被認(rèn)為是全世界最早的動物化石，并在國內(nèi)外引起很大轟動。后來自己考取中科院南京地質(zhì)古生物研究研究生，研究方向就是動物的起源和早期演化。此時(shí)，才知道當(dāng)時(shí)參與的科學(xué)家之一陳均遠(yuǎn)，是自己導(dǎo)師的導(dǎo)師。

“2006年夏天，我所在的團(tuán)隊(duì)前往甕安磷礦北斗山一個(gè)礦區(qū)的露天采坑，采集了很多含有化石的巖石，化石非常小，不到一粒沙子那么大，用肉眼很難看見，只能通過放大鏡觀察。我們憑經(jīng)驗(yàn)感覺里面可能有化石的巖石，就大量采集，然后運(yùn)到南京的研究所進(jìn)行分類處理，并運(yùn)用一些高科技手段研究?！币笞谲娬f。他還記得，當(dāng)時(shí)的甕安天氣很熱，交通也便，大家都很辛苦。

殷宗軍向都市新聞記者補(bǔ)充，其實(shí)早在2000年，就有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種化石的存在，并命名為“籠脊球”。但當(dāng)時(shí)的化石保存不好，看不到太多的生物學(xué)結(jié)構(gòu)，以致長期被忽視。相反，2007年采集到的化石，通過電子掃描顯微鏡觀察后，發(fā)現(xiàn)保存得很好，甚至有清晰的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以及完整的囊胞等，非常精美。而這，就是12年后引起轟動的化石樣品。

“為什么2007年發(fā)現(xiàn)了化石，而且猜到可能具有很重要的意義，卻久久沒有研究，而且直到今天才出成果呢？其實(shí)，主要是技術(shù)上沒有得到突破。””殷宗軍解釋，因?yàn)橹睆絻H0.4-0.8毫米，而且由很多很小的細(xì)胞構(gòu)成，這些細(xì)胞就更小了，一般的成像技術(shù)很難看清楚。之前用電子掃描鏡，但只能看表面，不能看清內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

他說，想了解這個(gè)化石到底屬于什么生物，在演化生物學(xué)方面有怎樣的意義，這需要在三維的結(jié)構(gòu)上來研究，這種生物是怎么發(fā)育的，早期胚胎是如何一步步生長等。而這，則需要三維成像技術(shù)，重構(gòu)出數(shù)百個(gè)籠脊球標(biāo)本的立體結(jié)構(gòu)。但當(dāng)時(shí)盡管也有一些三維成像技術(shù)，但分辨率不夠，看不到那么精細(xì)。直到2015年，這一成像技術(shù)在分辨率上才有突破，所以這時(shí)候才開始大規(guī)模地對這些化石進(jìn)行掃描并進(jìn)行分析。

殷宗軍介紹，此次研究在瑞士最大的研究單位保羅希爾研究所開展，那里有一個(gè)大型的同步輻射裝置——瑞士光源，研究人員使用這種同步輻射X光，就像醫(yī)院里，醫(yī)生給病人拍CT一樣。“我們給233顆化石拍了CT,并獲得了2.5T的數(shù)據(jù)。之后，團(tuán)隊(duì)花了兩年的時(shí)間進(jìn)行分析和處理，到今年才出成果，也才有發(fā)表在國際知名期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上的這篇論文。”他說。

小小樣品，具有刷新歷史的意義

此次研究成果的意義究竟在哪里呢？殷宗軍表示，已有的研究表明，地球上所有的動物都有一個(gè)共同的祖先，這個(gè)祖先出現(xiàn)大約在6-7億多年前。但這樣一個(gè)共同的祖先，其實(shí)是由一個(gè)單細(xì)胞生命演化出來的。從單細(xì)胞的祖先到多細(xì)胞的祖先，具有一些過渡階段，而胚胎化石“籠脊球”，就是其中一個(gè)過渡階段。

他解釋說，此次發(fā)現(xiàn)的胚胎化石 “籠脊球”整體呈球形，單個(gè)直徑不足1毫米，保存了精美的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，這些籠脊球在充滿營養(yǎng)物質(zhì)的厚壁囊包中發(fā)育，發(fā)育過程既類似動物的單細(xì)胞近親，又更為復(fù)雜，顯示出有規(guī)律的細(xì)胞遷移、重組等動物胚胎特有的發(fā)育機(jī)制。這就是說，籠脊球化石記錄了動物由單細(xì)胞向多細(xì)胞演化的關(guān)鍵一步。正是這一步，為真正有細(xì)胞和組織分化的動物出現(xiàn)奠定了生物學(xué)基礎(chǔ)。 “現(xiàn)代多細(xì)胞動物包括30多個(gè)門類，有研究表明，多細(xì)胞動物的祖先由更古老的單細(xì)胞生物演化而來。然而這一關(guān)鍵變化如何發(fā)生，一直沒有確鑿答案?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，對動物早期胚胎的研究或?qū)⒊蔀榻忾_這一謎團(tuán)的鑰匙?！币笞谲姶虮确秸f，如果把地球上出現(xiàn)的第一個(gè)動物比喻為一只雞，那這只雞是怎么出來的呢？可以把“籠脊球”比喻為孵化出這只雞的蛋。

“當(dāng)然，想要真正理解這個(gè)事情，需要一些演化生物學(xué)的背景，一般人還不是很容易理解?！彼a(bǔ)充說。

回想起來，這一成果并不容易。殷宗軍介紹，自研究開始，團(tuán)隊(duì)每年都會到甕安一兩次，今年就來了4次，已經(jīng)不得己一共來過多少次了。從坐40幾個(gè)小時(shí)火車再轉(zhuǎn)大巴，到今天便捷的交通，大家深深見證了貴州特別是甕安的巨大變化。20多年來，從甕安運(yùn)到南京的化石樣品，也差不多有二三十噸。