中国科学家发现16.3亿年前多细胞真核生物化石，刷新生命演化时间线

中国科学家发现16.3亿年前多细胞真核生物化石，刷新生命演化时间线

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腾讯

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2024年12月，美国《科学》杂志评选出年度十大科学突破，其中一项来自中国的重要发现引起了全球关注：中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队在长城脚下发现16.3亿年前的多细胞真核生物化石，将这类生物的出现时间提前了约7000万年。这一发现不仅改写了生命演化史，更为理解复杂生命的起源提供了新的线索。

生命从简单到复杂的演化历程中，多细胞真核生物的出现是一个关键转折点。长久以来，科学界普遍认为这一重要事件发生在约15.6亿年前。然而，2024年1月，中国科学家在燕山地区的一项重大发现，将这一时间线向前推进了约7000万年。

研究团队合影。图片来源：作者提供

长城脚下的生命密码

燕山山脉，这条蜿蜒在中国北方的山脉，不仅是中华民族的精神象征，更是地质古生物学研究的圣地。这里保存着一套被称为“长城系”和“蓟县系”的岩石地层，记录了18亿年前到13亿年前的地球历史。

科研人员在燕山野外。图片来源：作者提供

20世纪30年代初，中国科学家在这里建立了我国北方“震旦系”标准剖面。1997年，朱士兴和黄学光在蓟县高于庄组中发现了大型碳质膜化石，将多细胞真核生物的出现时间提前至15.6亿年前。这一突破性发现激发了科学家们进一步探索更早期生命形态的兴趣。

八年的坚持与突破

苗兰云，中国科学院南京地质古生物研究所的博士生，自2016年起便将寻找早于16亿年前的多细胞真核生物化石作为研究课题。她和团队成员往返于南京与河北，采集岩石样品并进行实验室分析。

采集岩石样品。图片来源：作者提供

由于这些化石极其微小，肉眼无法识别，科研人员需要通过严格的微体化石酸提取实验来寻找线索。这个过程就像“拆盲盒”：每次实验的结果都充满未知，只有通过氢氟酸溶解矿物、盐酸去除絮状物等复杂步骤，才能最终看到保存完好的有机质化石。

如何辨认多细胞真核生物化石

经过8年的不懈努力，苗兰云终于在河北省宽城县翁家庄剖面串岭沟组中上部地层中发现了278枚保存精美的多细胞真核化石标本。这些化石具有以下显著特征：

1. 细胞体积大：丝状体直径20-190微米不等，最长可达860微米，远大于原核生物细胞的尺寸（一般小于2微米）。
2. 形态复杂：丝状体呈现出多样化的形态变化，包括直径均匀收缩、细胞呈柱状或桶状等。
3. 繁殖结构：部分化石中发现类似孢子的圆形结构，表明其可能通过孢子繁殖。

经过酸提取处理的样品。图片来源：诸鹏飞供图

确定化石身份的关键证据

为了确认这些化石的身份，研究团队进行了多方面的对比分析：

1. 与现生生物对比：通过排除法，发现这些化石与现生原核生物差异显著，而与某些现生绿藻的特征最为接近，支持其为多细胞真核生物的假设。
2. 与同时期生物对比：利用激光拉曼光谱仪对化石有机质成分进行分析，结果显示其与同期的蓝细菌化石有明显区别，进一步证实了其真核生物属性。

重大科学意义

这批化石的发现具有深远的科学意义：

1. 刷新演化时间线：将多细胞真核生物的最早出现时间提前至16.3亿年前。
2. 揭示演化速度：表明真核生物在出现后迅速发生了复杂的多细胞化演化。
3. **推算真核生物最后共同祖先（LECA）的起源时间可能提前至16.3亿年前，比当前学界普遍接受的时间提前了近6亿年。

这一发现不仅改写了生命演化史，更为理解复杂生命的起源和早期演化过程提供了新的线索。正如哈佛大学Andrew Knoll教授所言，这项研究“为我们理解地球生命的起源和演化提供了重要启示”。