科研进展
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下扬子区埃迪卡拉纪碳硫同位素时空分布研究取得新进展
新元古代埃迪卡拉纪是早期生命起源和多细胞生物演化的重要时期，也是海洋环境的演化，特别是深层海水发生氧化的重要阶段。因此埃迪卡拉纪古海洋环境的恢复一直是本领域研究的热点。
我国埃迪卡拉纪地层主要分布在以峡东地区为代表的华南扬子地台，是研究新元古代晚期古海洋环境的理想地区。经过几十年的不懈努力，学界前辈们基于我国及国外的地层，对埃迪卡拉纪的古海洋的恢复得出了多种结论，主要观点包括：1）部分学者认为早中期的埃迪卡拉纪深层海水是铁化的，即深层海水的氧化还原状态类似于25亿年前的太古代海洋，水环境中充斥着游离的二价铁离子，这种铁化的海水一直持续到早古生代陆地植物的兴起。2）部分学者则认为埃迪卡拉纪早中期的深层海水至少在局部范围内完成了氧化，氧化的水体有利于埃迪卡拉纪的生物群，例如蓝田生物群、庙河生物群、翁会生物群的发生。以上结论的研究材料多集中在中上扬子区，并均各有独立的地球化学证据支持。
鉴于此，近几年，中国科学院南京地质古生物研究所王伟副研究员、关成国助理研究员和周传明研究员，对野外覆盖严重的下扬子区的埃迪卡拉纪地层，进行了多年的野外探勘及室内分析工作，最终系统恢复了出露相对较好的下扬子区4条野外露头剖面的高分辨率碳（δ13C）、硫同位素（δ34S）地层组成情况。
在此基础上，研究团队也对埃迪卡拉纪早中期古海洋氧化还原状态的时空分布做了详细的探讨。结果表明：
下扬子区剖面在埃迪卡拉纪中期均记录着一次较大的δ13C负漂移事件，最低δ13C值可达？17.7‰，此次δ13C负漂移事件可与峡东地区记录的EN3（DOUNCE）事件相对比。与中上扬子区类似，下扬子区不同水深的剖面中也存在δ13C梯度，即浅水相剖面中的δ13C值显著高于深水相剖面。
下扬子区地层中的δ34S变化趋势大体类似，例如在盖帽及蓝田组二段下部均存在δ34S值从正值变为负值的变化趋势。对不同沉积相区剖面中的δ34S值进行大数据统计，结果表明δ34S值存在深浅变化，最低值出现在中等水深的剖面中，而高值出现在浅水与深水区。这种区域上的δ34S值变化规律很可能由当时海洋环境中等水深的氧化还原梯度所引起的。
研究认为埃迪卡拉纪早中期下扬子区深水区可能仍处于相对还原状态，但氧化还原梯度已较深，浅水、斜坡相的海水基本处于氧化状态，但不排除间歇性的还原反复。这种特殊水体环境不但满足生物的存在，也有利于生物死亡后的躯体保存。
本研究属于基础性的区域地质工作，此工作的完成对以后系统开展华南下扬子区地层、地化和古生物工作提供了重要前提。研究结果于2019年在线发表在国际期刊《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上，此项研究得到中国科学院、国家自然科学基金委、科技部、现代古生物学和地层学国家重点实验室的资助。
论文相关信息：Wei Wang, Chengguo Guan, Yongliang Hu, Huan Cui, A.D. Muscente, Lei Chen, Chuanming Zhou, 2019. Spatial and temporal evolution of Ediacaran carbon and sulfur cycles in the Lower Yangtze Block, South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.109417122020-01 -
石盐流体包裹体揭示鄂尔多斯盆地奥陶纪蒸发岩形成深度
蒸发岩沉积的出现需要适宜的古地理、古构造和古气候的多重因素的同时出现。因此，在地质历史时期，蒸发岩的大量出现在少数几个地质时代。在奥陶纪时期是世界蒸发岩沉积的低谷，奥陶纪石盐在国外仅仅在加拿大有出现，而中国第二大盆地鄂尔多斯盆地石油勘探期间也发现了巨厚的石盐沉积，因此鄂尔多斯盆地也成为作为贫钾的中国的海相钾盐勘探热点地区之一。
然而，鄂尔多斯盆地海相钾盐形成时期的卤水深度一直存在争论。石盐在饱和卤水期间，可以形成在任何深度，而石盐流体包裹体也可以在不同阶段捕获卤水甚至气体。当石盐流体包裹体形成在卤水表面，会捕获当时的古代大气，其大气压与古代大气压一致，也近似于现代大气压；而当石盐流体包裹体形成在卤水底部，会捕获卤水底部的气体，其具有很大的压力。辨别方法如下：将石盐流体包裹体的样品放入水中溶解，如果气泡从包裹体中溢出而大小不变，则这些气体是形成在卤水表面而被包裹体捕获的古代大气；如果气泡从包裹体中溢出而体积骤然变大，则这些气体是形成在卤水底部而被包裹体捕获的古代沼气。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍副研究员与南京大学倪培教授、乌克兰科学院Galamay博士、波兰盐矿协会主席Krzysztof教授等国内外专家合作，在详细的岩相学基础上，通过将含有气泡的石盐流体包裹体样品放入水中溶解，通过气泡的体积变化等进行计算，恢复了鄂尔多斯盆地海相钾盐形成时期的古代卤水深度。结果发现该套蒸发岩形成时期，具有较深的卤水深度，其深度大致为40米左右。
这一结果表明鄂尔多斯盆地在沉积方面，具有钾盐形成的基础：即有大量蒸发岩可以沉积的空间。因此，如果该蒸发岩盆地的卤水持续蒸发演化，在未来的勘察中在沉积盆地的中心不排除有发现钾盐沉积的可能。
该文章近日发在欧洲SCI学术期刊Geological Quaterly上。该项目得到中国科学院国际合作局与中国自然科学基金、江苏省自然科学基金、中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目的支持。
论文相关链接：https://gq.pgi.gov.pl/article/view/26184062020-01 -
高精度定年首次揭示极短冰期导致奥陶纪末生物大灭绝
地球进入显生宙以来发生过5次全球性的大规模集群灭绝事件，其中奥陶纪末生物大灭绝是第一次，但其灭绝规模位居第二，这次大灭绝事件被国际同行普遍认为与晚奥陶世的冰川作用有关。但是，地球历史上的全球性冰川事件发生过若干次，进入显生宙之后也发生过多次，唯独奥陶纪末的这次冰川作用伴随有一次大灭绝事件。
对于这次大灭绝的过程与机制，一直存在比较大的争议，其中一个重要原因就是，与大灭绝相关的地层层位虽然有比较精确的生物地层控制，但长期以来一直缺乏高精度年代学限定，从而制约了对奥陶纪末生物大灭绝时限和机制的解读。特别是上奥陶统赫南特阶顶界（即奥陶系——志留系的界线）和底界的年龄、奥陶纪末大灭绝的持续时间等重要科学问题都没有定论。
中国科学院南京地质古生物研究所、广州地球化学研究所和澳大利亚国立大学的相关研究团队，经过近8年的努力，在我国华南考察了百余条奥陶系—志留系界线剖面，最终对云南万和新发现的一个连续完整的、出露良好的奥陶系—志留系界线剖面进行了高精度的系统古生物学、岩石地层学、生物地层学研究，并对剖面中厚度不等的23层斑脱岩层进行了单颗粒锆石双稀释剂高精度热电离质谱（ID-TIMS）U-Pb定年，最终获得了4个高精度年龄，分别是444.65 ± 0.22 Ma（Dicellograptus complexus 笔石带中部），444.06 ± 0.20 Ma（Paraorthograptus pacificus 笔石带下部），443.81 ± 0.24 Ma（Tangyagraptus typicus 笔石亚带上部）和442.99 ± 0.17 Ma（Metabolograptus extraordinarius 笔石带上部）。
以这些年龄为基础，在详细沉积学研究的基础上，研究人员首次结合不同岩性的沉积速率差异，计算出赫南特阶顶界（即奥陶系-志留系界线）（442.67 ± 0.24 Ma）和底界（443.14 ± 0.24 Ma），D. mirus 笔石亚带底界（443.41 ± 0.24 Ma），T. typicus 笔石亚带底界（444.17 ± 0.28 Ma），P. pacificus 笔石带底界（444.38 ± 0.31 Ma）和D. complexus 笔石带底界（444.84 ± 0.31 Ma）年龄。
这些数据表明，赫南特阶的时间跨度为0.47 ± 0.34 Ma，明显短于以前的推测（1.4 ± 2.05 Ma，国际地层年代表ver. 2019/05）。赫南特盛冰期（Hirnantian glacial maximum）的持续时间为~0.2 Ma。
国际同行研究认为，奥陶纪末的冰期造成的南极（奥陶纪末的南极，即今天的北非）冰盖规模达到1.5亿立方千米，大约是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍还多！万和剖面高精度定年研究说明，如此大规模的冰盖在极短的时间间隔内形成，造成全球海平面快速下降达到100-150 m甚至更多，使绝大部分海洋生物，特别是底栖生物来不及迁移并适应新的底域环境就遭到了“灭顶之灾”，也即奥陶纪末的大规模集群灭绝事件。
该项研究是第一次在单一奥陶系—志留系界线剖面上获得多个可靠的系列同位素年龄；限定奥陶纪末大灭绝发生在20万年间；界定了奥陶纪末大灭绝首幕发生的时间；将奥陶系最上部一个阶（赫南特阶）的时限确定在0.47 Ma；标定奥陶系—志留系界线的年龄为442.67 Ma年，这些都是由该项研究第一次做出的成果。
该研究成果近期发表于Solid Earth Sciences上，得到了中国科学院先导专项B类项目（XDB26000000 and XDB18020102）、国家重点研发计划项目（2016YFC0600408）、中国科学院青促会等项目的资助。
论文相关信息：Ling, M.-X.*, Zhan, R.-B.*, Wang, G.-X., Wang, Y., Amelin, Y., Tang, P., Liu, J.-B., Jin, J., Huang, B., Wu, R.-C., Xue, S., Fu, B., Bennett, V.C., Wei, X., Luan, X.-C., Chen, Q., Finnegan, S., Harper, D.A.T. and Rong, J.-Y., 2019. An extremely brief end Ordovician mass extinction linked to abrupt onset of glaciation. Solid Earth Sciences, 4(4), 190-198.（*通讯作者）262019-12 -
新研究揭示新元古代“雪球地球”冰盖的动态变化特征
成冰纪（~720-635 Ma）以全球性冰期事件为特征，沉积学、古地磁学和地质年代学研究表明在该时期至少发生了两次地球从两极到赤道几乎完全被冰封的“雪球地球”事件，即较早的斯图特冰期（Sturtian Glaciation, ~720-660 Ma）和较晚的马里诺冰期（Marinoan Glaciation, <654-635 Ma），在中国分别以长安冰期和南沱冰期称之。
“雪球地球”假说认为，当冰盖从两极扩张到一个关键纬度之后，由于冰反照率的缘故冰盖将势不可挡地急速侵入赤道区域，导致全球冰封。而由于全球冰封之后风化作用几乎停滞，二氧化碳的消耗大大减少，来自火山等的二氧化碳不断积累，最终超过一定阈值之后温室效应会导致“雪球”的快速瓦解。
这一假说得到了地质年代学和地球化学等诸多研究的证实，但关于“雪球地球”中冰盖的动态特征长期以来仍存在争议。争议的焦点在于部分学者认为全球冰封会导致水循环的极大减弱，从而冰盖应该是僵硬不动的。然而，大量的沉积记录，比如垂向的沉积相变、波痕构造、冰下排水构造等，表明冰盖是活跃而多变的，有人据此推断当时可能存在开放水域，并非严格的“雪球地球”状态。那么，该时期的冰盖是否具有动态属性，而“雪球地球”的气候模型下冰盖是否可以活动多变呢？
近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生胡春林在导师朱茂炎研究员的指导下，对贵州和湖南地区四条剖面中的铁丝坳/东山峰组（斜坡相区的长安冰期沉积）进行了沉积岩相和相组合分析，并对下伏地层的变形构造进行了研究。
岩相分析结果表明，研究区域的铁丝坳/东山峰组由4种岩相组成，沉积于近端冰海环境（靠近冰盖接地线）。其沉积过程可分为5个阶段：第1阶段记录了冰盖与下伏地层的相互作用，下文提到的冰川构造变形即发生在这一阶段；第2-4阶段代表了冰盖的前进-后退-前进过程，第5阶段为最终冰消期。亦即是说铁丝坳/东山峰组沉积记录了至少两次冰川进退过程，说明该时期的冰盖是不稳定的。
铁丝坳/东山峰组底部的变形构造可自上而下分为5个变形区（Z1-Z5），从Z1到Z5显示出逐渐减弱的变形特征，表明造成变形的应力来自上覆冰盖的运动。其中Z2变形特征在现代的冰川变形中未曾报道，研究人员将其解释为极高应力下的产物，并推断造成此种变形的冰盖需有极大的质量（即厚度），比如“雪球地球”级别的冰盖。但这种变形构造仅仅是一种地区性现象还是可以推广到全球通用模型还有待更多地区的研究来论证。
沉积岩相变化和冰川变形构造特征均表明长安冰期的冰盖是不稳定的、富于动态变化的。但冰盖进退旋回并不一定意味着开放水域的存在或几次离散的冰期，更有可能是冰盖有一定程度的减薄和退却，但并未迎来最终消融。这种模式与连续变化的岩相特征和高强度的冰下变形特征更加吻合，也更符合数值模拟的预测。
该研究成果已于近期发表在国际地学期刊《古地理，古气候，古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。此项研究受到中国科学院战略先导专项（B）的资助。
相关论文信息：Chunlin Hu, Maoyan Zhu*, 2019. Lithofacies and glacio-tectonic deformation structures of the Tiesi'ao/Dongshanfeng Formation on the Yangtze Block, South China: Implications for Sturtian Glaciation dynamics. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.109481232019-12 -
晚泥盆世生物大灭绝后海洋重现珊瑚礁生态系统
生物礁是海洋中重要的生态系统，是反映海洋古生态变化的理想指标，尤其是在生物大灭绝期间。地质历史中，最早的生物礁生态系统出现在前寒武纪，以微生物礁（叠层石）为主，其在显生宙急剧减少；而后生动物礁最早出现在埃迪卡拉纪晚期，繁盛于显生宙；但伴随生物灭绝事件，后生动物礁急剧减少或消失，微生物岩普遍发育。
中-晚泥盆世发育了显生宙最大的后生动物礁生态系统，以层孔虫和珊瑚为主要造礁生物，其覆盖面积约当今生物礁的十倍。晚泥盆世弗拉期与法门期之交（F-F）的Kellwasser和泥盆纪末期的Hangenberg生物灭绝事件分别导致层孔虫-珊瑚礁生态系统的崩溃和消失，之后密西西比亚纪长期被认为以微生物礁为主，缺乏后生动物礁发育。尽管学者发现在密西西比亚纪维宪期发育小型后生动物礁，但由于前人研究的数据较少和精度较低，目前关于密西西比亚纪后生动物礁复苏的时间和模式均不清楚。
最近，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队要乐助理研究员，与法国图卢兹第三大学Markus Aretz副教授和英国利兹大学Paul B. Wignall教授等合作，系统恢复了晚泥盆世-密西西比亚纪生物礁的组成、分布以及演化过程，揭示了晚泥盆世生物大灭绝后密西西比亚纪维宪晚期海洋重现珊瑚礁生态系统。相关研究成果于2019年12月16日在线发表在地学领域国际顶级期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）上。
该研究报道了华南维宪晚期丰富的珊瑚礁，其指示该时期珊瑚礁可能存在繁盛。结合本研究新数据和已发表数据，重建了晚泥盆世-密西西比亚纪全球高精度生物礁数据库。在此基础上，揭示了泥盆纪末期后生动物礁消失后，密西西比亚纪后生动物礁复苏经历了三个阶段：1）杜内期的后生动物礁缺失阶段；2）维宪早期至早维宪晚期的后生动物礁重建阶段；和3）中维宪晚期的珊瑚礁生态系统繁盛阶段。
维宪晚期珊瑚礁生态系统的出现指示密西西比亚纪并非传统认识的以微生物礁为主，缺乏后生动物礁发育。另外，维宪晚期珊瑚礁生态系统的繁盛伴随海洋浮游和底栖动物多样性的显著增加，指示该时期海洋出现稳定的生态系统。
与显生宙中-晚寒武世和早-中三叠世两次显著的后生动物礁延迟复苏相比，密西西比亚纪的后生动物礁复苏更加延迟，即继晚泥盆世层孔虫-珊瑚礁生态系统崩溃和消失之后，经历了约23个百万年才出现全球珊瑚礁生态系统繁盛，其可能与该时期海洋缺氧和频繁的冰期-间冰期变化有关。维宪晚期珊瑚礁繁盛可能由该时期气候相对变暖导致。
该研究得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金委和江苏省自然科学基金委的资助。
论文相关信息：Yao, L*., Aretz, M., Wignall, P.B., Chen, J.T., Vachard, D., Qi, Y.P., Shen S.Z., Wang, X.D., 2019. The longest delay: Re-emergence of coral reef ecosystems after the Late Devonian extinctions. Earth-Science Reviews. DOI: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.103060.192019-12 -
显微CT技术揭开软舌螺动物断壳之谜
动物外壳的出现是动物演化历史中非常重要的革新事件，它对于塑造身体构型、保护脆弱的软体以及实现生态扩张具有重要意义。然而，不断生长的壳体同时也会阻碍动物的运动并且需要消耗更多的能量，为了克服这些缺点，一些带壳动物演化出一种特殊的生存策略——断壳，即通过分泌隔板及溶壳物质断掉壳顶部分。尽管断壳行为在现生及化石无脊椎动物中均有报道，如软体动物腹足类，但关于其何时起源及如何演化等问题一直没有得到应有的关注。
最近，中国科学院南京地质古生物研究所博士后孙海静（已出站）和殷宗军副研究员等人在云南距今5.18亿年前的玉案山组的碳酸岩夹层中发现了一类保存精美的新型软舌螺动物——断壳桶螺（Cupitheca decollata）。这些化石保存了断壳的不同阶段。作者采用高分辨率显微CT技术，结合扫描电镜观察，首次复原了断壳桶螺完整的断壳过程，为揭开断壳行为的起源与演化之谜提供了重要线索。相关研究于2019年12月9日在线发表在国际古生物学杂志Palaeontology上。
断壳桶螺壳体弯曲，横切面圆形或亚圆形，壳顶具特征的颈状结构。新发现标本展示了完整的断壳周期，依据壳体表面结构可识别出断壳期及断壳间期。研究人员在电镜观察的基础上，采用高分辨率X射线三维无损成像技术（microCT）对断壳期不同发育阶段标本进行了三维重构，复原了桶螺完整的断壳过程。整个过程可划分为三个阶段：（1）壳体内部双层隔板形成阶段，壳体表面无变化，隔板与壳壁显微结构相同，均由微柱状结构组成。（2）壳体外侧圆环形成阶段，双层隔板形成后，断壳桶螺分泌溶壳物质，在壳体表面形成一圈穿透壳壁的小孔，为外套膜分泌圆环提供通道。随着圆环不断生长，上层隔板两端向壳壁内侧延伸形成未来的劲状结构，同时圆环与颈状结构之间的壳壁被溶蚀并被微柱结构充填。（3）壳顶断落阶段，当上层隔板与壳壁完全融合后，壳体沿下层微柱结构分泌溶壳物质，壳顶断落。
经推算，断壳桶螺一生中至少断两次壳。在生存竞争激烈的寒武纪且处于食物链底端的桶螺而言，定期断壳可以有效的减少能量耗损、提高运动能力，从而躲避捕食者，间接指示了寒武纪大爆发不仅是动物身体构型的大爆发，也是动物生存策略的大辐射。
桶螺的断壳现象是目前关于断壳行为的最早化石记录，其复杂的断壳结构和过程与地质历史上以及现代的腹足动物断壳过程均不相同，可能反映了其背后基因调控机制的差异，表明断壳策略在不同类群中独立起源了多次。
该研究得到中国科学院战略先导专项（B）、国家自然科学基金、中英合作项目、中国科学院青年创新促进会及现代古生物学和地层学国家重点实验室的联合资助。
相关论文信息：Haijing Sun, Zongjun Yin*, Guoxiang Li, Fangchen Zhao, Han Zeng and Maoyan Zhu. 2019. Periodic shell decollation as an ecology‐driven strategy in the early Cambrian Cupitheca. Palaeontology. https://doi.org/10.1111/pala.12463
162019-12 -
《虚拟古生物学研究》专辑出版
在过去的十年中，以实验室CT技术和同步辐射断层成像为代表的X射线三维无损成像技术的推广，为传统古生物学研究打开了一个崭新的局面，推动取得了诸多重要进展，为解决不少长期以来悬而未决的演化生物学难题，如早期生命演化、动物起源、早期脊椎动物脑颅演化、哺乳动物起源和被子植物起源等等提供了全新的关键证据。
同时在这十年中，各种X射线三维无损成像技术本身也在不断发展，从传统的常规CT到高分辨率显微CT，再到亚微米分辨率同步辐射显微断层成像以及基于光学放大的新型超高分辨率显微CT等技术层出不穷，也催生了一个新兴的交叉领域——虚拟古生物学（Virtual Palaeontology）。
为介绍X射线三维无损成像技术的最新进展，展示中国虚拟古生物学研究的最新动向，进一步推广新技术新方法在古生物学科中的应用，中国科学院生命演化与环境卓越创新中心的殷宗军副研究员（中国科学院南京地质古生物研究所）和卢静副研究员（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所）联合主编了题为“Virtual Palaeontology: when fossils reconstructed by X-ray tomography”（虚拟古生物学——当化石遇到X射线成像）的论文专辑，日前正式在SCI收录杂志Palaeoworld上出版（2019年第28卷第四期）。
专辑共收录了15篇文章，包括1篇前言、13篇研究论文和1篇评论文章。前言中简要介绍了X射线在古生物学领域的应用简史和虚拟古生物学的概念。13篇研究论文涵盖了微体古生物学、古无脊椎动物学、古脊椎动物学、古植物学、遗迹学和早期生命演化等古生物学研究的诸多领域，涉及的X射线三维无损成像技术包括高分辨率显微CT技术、同步辐射显微断层成像技术、以及新型X射线三维显微镜技术（结合了光学放大和CCD技术而有别于单纯依赖几何放大和FTP技术的传统显微CT）。除已有CT成像技术的应用之外，还包括了提高CT成像质量、三维打印等方法技术上的新探索。
该专辑的研究工作得到了中国科学院南京地质古生物研究所实验技术中心显微CT实验室、现代古生物学和地层学国家重点实验室、中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室、瑞士光源、澳大利亚国立大学应用数学系CT实验室的大力支持。专辑受到中科院战略先导专项（B）（26000000）资助。
专辑地址：https://www.sciencedirect.com/journal/palaeoworld/vol/28/issue/4042019-12 -
六亿年前的化石揭示动物起源之谜
动物（特指后生动物，即包括最简单的海绵动物到最复杂的脊椎动物在内的所有多细胞动物）无疑是整个地球生态系统中不可或缺的组成。作为动物界的成员，人们对动物究竟是何时并如何起源的抱有天然的好奇心，但直到今天，这仍然是演化生物学领域悬而未决的重大科学难题。
现代动物界包括三十多个动物门类，已有研究表明它们拥有一个距今大约7亿多年的共同祖先。这一共同祖先由多细胞组成，而且细胞有功能分化，它是由更古老的单细胞祖先演化而来。然而，动物单细胞祖先是何时以及如何演化成多细胞祖先的呢？这个问题一直没有确凿的答案。
最近，中国科学院南京地质古生物研究所殷宗军副研究员和朱茂炎研究员，与英国布里斯托大学、瑞典自然历史博物馆以及瑞士光源的同行合作，在我国贵州瓮安生物群——一个距今6.1亿年的特异埋藏化石库中找到了一类名叫“笼脊球”的化石，为回答这一问题提供了重要线索。相关研究成果于2019年11月27日在线发表在《细胞》集团子刊《当代生物学》（Current Biology）上。
笼脊球整体呈球形，直径不到1毫米，保存了精美的多细胞结构。研究人员采用最先进的超高分辨率同步辐射三维无损成像技术，像医生给患者做CT扫描一样，重构了数百个笼脊球标本的立体结构。研究发现它们在一个充满母源营养物质的厚壁囊包中发育，不同标本代表了不同的发育阶段。重建的发育序列显示其发育过程非常类似动物的单细胞近亲（比如中生黏菌虫ichthyosporeans），但比动物的单细胞近亲更为复杂的是，它们在胚胎发育过程中出现了有规律的细胞迁移和重组，这些细胞行为和动物原肠胚的细胞迁移重组行为非常类似，表明动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录大量出现之前至少4千多万年就已经准备好了。
如果我们将动物比喻成一只鸡的话，那么复杂的胚胎发育过程就是孵化出小鸡的蛋，它桥接了动物的单细胞祖先和动物多细胞祖先之间的鸿沟。而笼脊球化石的发现恰恰就表明，孵化出动物这只小鸡的蛋在6.1亿年前就已经出现了。换言之，笼脊球化石记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步，这一步为真正有细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。
现今一些动物胚胎在原肠胚期的发育过程仍然展示了与笼脊球之间的高度相似性，比如一些水母和海胆的原肠胚。
该研究受到中国科学院战略先导专项（B）、国家自然科学基金委和英国环境研究理事会（NERC）共同资助的中英合作项目的资助。
论文相关信息：The early Ediacaran Caveasphaera foreshadows the evolutionary origin of animal-like embryology’ by Z. Yin, K. Vargas, J. Cunningham, S. Bengtson, M. Zhu, F. Marone and P. Donoghue, Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.057282019-11 -
内蒙古3亿年前“植物庞贝”发现左旋缠绕植物
“手性”一词指一个物体不能与其镜像相重合，如我们的双手，左右手虽然互为镜像，但大拇指与小拇指是无法重合的。“手性”广泛存在于宇宙中，大如银河星系，小至中微子的运动轨迹，都存在非对称的旋性，且很多都偏爱单一手性（左旋或者右旋）。植物也不例外，据文献报道，现生缠绕植物超过90%都偏爱右旋。然而，近日中国科学院南京地质古生物研究所的科研人员，在内蒙古约3亿年前“植物庞贝城”沼泽森林中却发现一种稳定左旋的缠绕植物。 相关研究成果于2019年11月19日在线发表于《细胞》出版集团《当代生物学》（Current Biology）杂志上。
现生缠绕植物主要存在于被子植物当中，其他还包括裸子植物买麻藤属以及真蕨植物的海金沙属植物。在地质历史中，尽管攀爬植物类型在中泥盆世很可能便已出现，但确切的缠绕植物化石全世界仅有一例报道于山东中新世1600万年前的“山旺植物群”中，可能是一种自缠绕的被子植物。
在内蒙古乌海市乌达煤田，因火山喷发活动，降落的火山灰原地埋藏了一距今约3亿年的沼泽森林。其保存方式与意大利庞贝城颇为相似，因此称之为中国“植物庞贝”。
近日，南京古生物所“植物庞贝”研究团队王军研究员、周卫明助理研究员、李丹丹博士与捷克西波西米亚博物馆Josef Psenicka及美国斯坦福大学Kevin Boyce教授等通过合作，在该沼泽森林群落中发现了一种新的缠绕植物化石。这是地质历史上第二例缠绕植物化石，该发现将植物缠绕习性的出现追溯至3亿年前的晚古生代。
由于“植物庞贝”特殊的三维立体保存方式，研究人员得以进一步对缠绕和宿主植物进行物种鉴定。通过对标本的包埋和切片，研究人员获取了两者的解剖结构信息。
结果显示，缠绕植物具C型维管束，应当属真蕨植物的叶轴。另一块同产地采集的缠绕化石连生的叶片表明该缠绕植物可能为一种回卷蕨类（Anachoropterid）的真蕨植物。有意思的是，现生的缠绕植物包括真蕨植物海金沙属，主要都是以右旋缠绕，但地质历史上的两例缠绕植物化石却都是左旋缠绕。这指引我们要想解决现代生物学中同手性的起源和演化问题，未来还需要古生物学家们在化石中寻找更多的线索。
另一方面，宿主植物具发育良好的次生木质部，通过详细的特征比对，研究人员进一步判断该宿主植物为一种华丽美木目（Callistophytales）的种子蕨植物。华丽美木目植物在以往文献中通常都认为是攀爬植物，当前化石中宿主植物的主茎也都非常狭细（4 mm和8 mm），主茎表明具刺，一些小羽片叶片狭缩，顶端发育有“吸盘”结构，种种证据表明当前宿主植物也具攀爬习性。
科研人员推测，缠绕植物和宿主植物在生活时期应当还一同攀爬在一棵树上，这种“双重攀爬”现象显示出早二叠世沼泽森林群落生态已经具有了非常高的复杂性。
相关研究得到中国科学院先导专项（B）、国家自然科学基金、现代古生物学与地层学国家重点实验室基金、中国科学院外国专家特聘研究员计划以及捷克基金会联合资助。
相关论文信息：Weiming Zhou, Dandan Li, Josef Psenicka, C. Kevin Boyce, Jun Wang*, 2019. A left-handed fern twiner in a Permian swamp forest. Current Biology. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.005262019-11 -
白垩纪缅甸琥珀中发现最早的有花植物昆虫传粉证据
我们人类的大部分食物来自被子植物（开花植物），而90％以上的被子植物需要昆虫授粉。如此重要的授粉行为是什么时候开始在地球上出现的呢？中国科学院南京地质古生物研究所科研人员在缅甸琥珀中的新发现，为最早的被子植物虫媒传粉提供了直接证据。相关研究于2019年11月12日在线发表在《美国科学院院报》（PNAS）。
被子植物（有花植物）是当今最繁盛的植物类群。化石记录显示被子植物在白垩纪中期突然大量出现。达尔文将这一“反常现象”称为“讨厌之谜”。许多被子植物通过昆虫进行传粉（虫媒传粉），从而促进基因流动，形成高度的多样性。因此，昆虫传粉被认为是白垩纪中期被子植物大爆发的一个关键因素。尽管白垩纪中期昆虫和被子植物的种类已经较为丰富，但此时期被子植物虫媒传粉的直接证据却一直缺失。
南京古生物所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的联培博士生包童（波恩大学与南京古生物所联合培养）在王博研究员的指导下，与李建国研究员和美国David Dilcher教授合作，在白垩纪中期（约1亿年前）缅甸琥珀中发现了真双子叶植物经花蚤科甲虫进行传粉的直接证据。该研究结果证实了许久以来学者们关于白垩纪甲虫是早期被子植物传粉者的猜想，填补了早期被子植物虫媒授粉证据的空白，为解答达尔文的“讨厌之谜”提供了一个关键证据。
该研究报道了缅甸琥珀中一个身体携带大量花粉的花蚤科甲虫，定名为缅甸访花花蚤（Angimordella burmitina）。该枚化石右侧被密集小气泡遮挡，只有左侧特征可被观察。研究团队利用高分辨率光学显微镜和显微断层扫描技术（显微CT）对花蚤身体形态进行分析，获得了高精度三维图像。琥珀花蚤的身体侧扁，并呈C型弯曲，后足极其发达适于跳跃。该体型非常适合在花冠上移动，从而高效地接触并携带花粉。此外，该花蚤口器的下颚须末节膨大，用于收集和取食花粉颗粒。
研究团队对琥珀标本精细打磨处理后，利用激光共聚焦显微镜和高倍光学显微镜的观察，发现花蚤的腹部、鞘翅和身体附近保存了至少62枚花粉颗粒，并确定了这些花粉属于典型的三沟型花粉。三沟型花粉指每个花粉颗粒上具三条辐射排列的沟，这也是真双子叶植物的重要鉴定特征。琥珀中这些花粉个体较大，表面有复杂纹饰，部分颗粒形成花粉团，揭示了早期被子植物虫媒花的花粉特征。
综合花蚤身体构型、口器形态、体毛特征、花粉形态等一系列证据，本研究确定此琥珀标本展现了白垩纪中期花蚤类甲虫对被子植物的传粉行为，揭示了早期真双子叶植物的虫媒传粉机制，并提供了白垩纪最早的被子植物虫媒传粉的直接证据。
甲虫是现今自然界中物种最丰富的昆虫类群，真双子叶植物也占据被子植物中的主体。甲虫等昆虫对真双子叶植物的传粉行为是维持现今陆地生态系统和人类农业生产正常运转的基础。该研究提供的证据表明真双子叶植物的虫媒传粉机制已经于1亿年前出现。
相关研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委、国家科技部的支持。 南京古生物所殷宗军副研究员和吴素萍提供了显微CT的技术支持，方艳工程师提供了激光共聚焦显微镜的技术支持。
论文相关信息：Bao Tong, Wang Bo, Li Jianguo, Dilcher D. (2019) Pollination of Cretaceous flowers. PNAS, doi:10.1073/pnas.1916186116.262019-11