科学家揭开元古宙地层“珍珠项链”存在之谜

中新网南京4月17日电 (记者 杨颜慈)神秘的霍氏串珠(Horodyskia)是发现于元古宙地层中的形态类似一串珍珠项链的宏体化石，其生物成因和系统发育位置一直是学界之谜。

(资料图片仅供参考)

记者17日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所早期生命研究团队牵头在中国鲁西和淮南地区拉伸纪地层中发现了以多种形式保存的霍氏串珠标本，证实了霍氏串珠的生物成因，表明真核生物至少在14.8亿年前通过多核体和简单多细胞化相结合的方式实现了身体的宏体化，为真核生物的早期演化与体型的宏体化提供了重要启示。

相关成果于近日发表在《自然》(Nature)旗下生物类专业期刊《通讯-生物》(Communications Biology)上。

科研人员介绍，霍氏串珠是为数不多的在全球多个地点都有记录的元古宙宏体化石，通常由几个至几十个大小一致的“珠子”等间距呈单链形式排列构成，其分布时代从中元古代(距今14.8亿年)延伸至新元古代埃迪卡拉纪，时间跨度长达近10亿年。

中国华北地台东部的胶辽徐淮地区拉伸纪地层(距今10亿年-7.2亿年)中保存有丰富的碳质压膜宏体化石。近年来，南京古生物所早期生命研究团队与山东科技大学、南京大学、美国弗吉尼亚理工大学等国内外单位的科研人员合作，在山东鲁西地区的石旺庄组(距今8.5亿年-7.2亿年)和安徽淮南地区的九里桥组(距今9.5亿年-7.2亿年)等拉伸纪地层中发现了以多种形式保存的霍氏串珠标本，填补了此前拉伸纪地层中没有发现霍氏串珠的空白。

科研人员在同一层面发现其保存了两类体型截然不同的霍氏串珠标本。其“珠子”的平均直径处于0.8mm–10 mm和0.1mm–0.8mm两种范围，可以分别与中元古代、埃迪卡拉纪的标本进行比较，将其从时代和大小上联系起来，科研人员推测它们具有亲缘关系。

本次发现的霍氏串珠化石主要以碳质压膜形式保存，此外还有未完全压扁的三维有机质壁、印痕和模铸等其他形式保存的标本。其中，前两种保存方式首次呈现出具原生有机质成分的霍氏串珠标本。这些碳质膜在拉曼光谱下亦显示出相似的特征，表明它们经历了同样的埋藏过程，具有同等的热成熟度。

综合上述特征，研究证实了霍氏串珠的生物成因，结束了将其认为是沉积结构、假化石、可疑化石等的争议。

科研人员将霍氏串珠的整体形态恢复成由几个到几十个具有机质壁的巨型细胞组成的链状生物，其细胞外面包裹了一层无定形的凝胶质基质；细胞正是因为这些基质的存在从而能够保持等间距的链状排列。

同时，在标本中霍氏串珠的“珠子”之间没有发现定向排列或相互叠压的现象，也没有出现首尾两端分异的现象，因此推测其很可能是一种在沉积物表面匍匐底栖生活的生物。

综上，科研人员认为霍氏串珠不太可能是原核生物，而更可能是发育巨型细胞的真核生物。目前在现生的真核生物当中，常需多个细胞核来共同控制如此巨大的细胞内部的新陈代谢等过程，也就是说，霍氏串珠很可能是一种多核体生物。

研究还进一步对前人提出的关于霍氏串珠的近10种可能的亲缘关系解释进行了讨论，并重点评估了霍氏串珠属于有壳变形虫、有孔虫和真核藻类的可能性。

具光晕结构的Horodyskia moniliformis与Horodyskia minor标本

基本不具光晕结构的Horodyskia moniliformis标本 

以碳质压膜形式保存的Horodyskia moniliformis标本及其元素分布、扫描电镜图片

以碳质压膜形式保存的Horodyskia minor标本及其元素分布、扫描电镜图片

霍氏串珠的形态复原