《Nature | 一种埃迪卡拉纪晚期冠群海绵动物》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-06
  • 2024年6月5日,中国科学院南京地质古生物研究所袁训来、万斌及弗吉尼亚理工大学Shuhai Xiao共同通讯在Nature 在线发表题为A late-Ediacaran crown-group sponge animal的研究论文,该研究在湖北宜昌距今约5.5亿年前的石板滩生物群中,发现了一种埃迪卡拉纪晚期的冠群海绵动物,填补了海绵动物早期演化的重要环节。

    在埃迪卡拉纪晚期(约5.75-5.39亿年前)的化石组合中发现了形态多样的动物化石,包括全群真生动物、刺胞动物和双边动物。这些化石,加上分子钟估计和有争议的生物标记数据,表明海绵在埃迪卡拉纪就存在了,而海绵可能是最基础的动物门。然而,很少发现埃迪卡拉纪或更早时期的海绵化石。前寒武纪海绵化石的缺失可能是由于前寒武纪孔隙水中Al3+浓度较低,硅质海绵针状物的保存潜力较低,或者早期海绵可能是水蛭状的,完全没有生物矿化作用。

    该研究报道了中国南方晚埃迪卡拉世石板滩灰岩中发现的一种冠群海绵化石Helicolocellus cantori gen. et sp. nov.。这个化石被重建为一个大型的、有茎的底栖生物,高脚杯形的身体高度超过0.4米,身体的墙壁由至少三阶由方形场定义的嵌套网格组成,类似于康托尔粉尘的分形图案。由此产生的晶格被解释为由正交排列的十字形元素组成的有机骨架,在建筑上类似于一些六边形海绵,尽管后者是用生物矿化针状体建造的。

    一个贝叶斯系统发育分析解决了H. cantori是一个与Hexactinellida相关的冠群海绵。H. cantori证实了海绵作为具有有机骨架的非生物矿化动物在前寒武纪分化和存在。考虑到硅质生物矿化可能在类海绵中独立演化,研究人员质疑生物矿化针状体作为鉴定前寒武纪海绵化石的必要标准的有效性。这一新化石具有有机格状骨架的特征,其组成不同于针状海绵,但在结构上与针状海绵相似,并可能与之相关。这一发现填补了新元古代晚期海绵进化的空白,表明前寒武纪海绵可能是具鞘和非生物矿化的动物,特别是如果生物矿化的骨骼在海绵类中独立进化。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07520-y
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  • 《我国学者与海外合作者在埃迪卡拉纪海洋磷循环研究方面取得进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-06-30
    • 在国家自然科学基金项目(批准号:41825019、42130208、41821001)等资助下,成都理工大学李超教授研究团队与国外合作者在埃迪卡拉纪海洋磷循环研究方面取得进展。研究成果以“解密埃迪卡拉纪磷循环(Uncovering the Ediacaran phosphorus cycle)”为题,于2023年5月31日在《自然》(Nature)上在线发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06077-6。 作为生命关键组成元素,磷(P)是控制现代和地质历史时期海洋生产力大小的首要营养盐,而氧气(O2)则是复杂真核生命代谢所必需的氧化剂,破解二者关系是地球宜居性演化研究的关键内容。现代海洋中,P和O2(或氧化程度)在百万年的地质尺度上表现为负反馈关系:当海洋O2升高时,海洋会通过增加铁氧化物吸附等方式将P移出海水进入沉积物,导致海洋生产力以及光合作用产氧下降,从而阻止海洋进一步氧化;相反,海洋O2降低(即海洋出现缺氧时)会将沉积物中的P再活化而重新释放到海洋中,从而增加海洋生产力和氧气产量,阻止海洋缺氧的扩大。这一负反馈机制在很大程度上将现代海洋,乃至显生宙(<539 Ma)氧化为主体的海洋锁定在了一个相对稳定的氧化世界里,使地球上的复杂真核生命得以延续繁衍。很多研究表明:前寒武纪海洋(>539 Ma)具有分层结构,氧化仅存在于海洋的表层,而缺氧占据海洋的主体。那么,显生宙氧化海洋P-O2负反馈过程是否也存在于前寒武纪的海洋中呢?对此,科学家还不能给出很好的回答,其中一个重要原因在于缺乏能够直接有效追踪古海洋溶解P含量的定量指标,因而无法准确定量古海洋中溶解P的波动。 针对上述问题,成都理工大学李超团队采用自己研发的碳酸盐结合态磷酸盐(Carbonate-Associated Phosphate,简称CAP)指标分析了埃迪卡拉纪Shuram Excursion(简称为SE)事件地层,发现世界各地区样品的CAP数据均呈现“M”型演化趋势,磷含量的变化与δ238Ucarb记录的海洋氧化程度是解耦的,这与期望中的显生宙氧化海洋中P-O2循环耦合关系截然不同。研究认为埃迪卡拉纪海洋P-O2循环的解耦合很可能与当时古海洋具有极小的P库有关,这可能是当时广泛缺氧铁化环境(注:一种缺氧和富含Fe2+的水体环境)通过有机磷或蓝铁矿等持续对海洋P移除的结果。研究团队通过改进的COPSE模型的地质模拟,进一步指出SE时期古海洋的氧化是由于地质构造运动增强了大陆风化,让大量陆地风化起源的氧化剂、营养盐输入海洋引起的得到了图中δ34SCAS (碳酸盐结合态硫酸盐硫同位素)数据的支持。研究结果暗示了要打破前寒武纪海洋内部P-O2循环的解耦和实现海洋的氧化可能需要海洋以外的因素来驱动。 该成果揭示了前寒武纪海洋维持漫长缺氧状态的根本原因和早期地球缺氧海洋最终实现氧化的根本机制,极大深化了人类对于地球宜居性演化和复杂生命演化规律的理解。这一成果对于早期地球海洋环境下相关矿产资源和油气资源的形成和勘查也有重要的启示意义。