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帮人类找油找矿多年 几丁虫的身世之谜最近才有了答案

  • 文章来源:科技日报
  • 文章发布时间:2020年09月16日
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  当我们挖开5亿—3亿年前的海相沉积岩,随便掰一块,其中可能就会有成千上万个几丁虫化石。

  它们小到肉眼几乎看不见,却是数亿年前的海洋霸主。如今,它们安静地沉睡在岩石中,在年代地层和生物地层对比中发挥着重要作用,为人类寻找油气资源立下汗马功劳。

  但是,自1931年被首次报道以来,关于这类小虫的生物学属性就一直争论不休,未有定论。

  9月2日,科技日报记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所副研究员梁艳与中外同行合作,对几丁虫的生物学属性开展研究,并取得新的认识。相关研究成果已在国际地学期刊《地质学》在线发表。

  如何获取食物如何排便,还没有定论

  几丁虫是生活在奥陶纪至泥盆纪(4.8亿—2.6亿年前)海洋中的微体生物,它形同瓶瓶罐罐,身长只有几百微米,外面是辐射对称的有机质壳体,里面是柔软的身躯,与其他生物不同的是,它有一个独特的口盖或口塞封闭身体,就像大海中的漂流瓶。

  过去,有的科学家猜测它与纤毛虫、有孔虫类似,是一种原生动物。“与足虫、纤毛虫、鞭毛虫、有孔虫相比,它们确实长得很相像,但是这几种虫都没有几丁虫那样的口盖或口塞。”梁艳说,这个盖子和塞子也让科学家非常不解,“几丁虫这种完全封闭的壳体如何从外界环境获得食物,又是怎样向外排出排泄物,还没有定论”。

  随着1963年一批像虫卵的标本问世,又有科学家认为它是某种后生动物的卵或卵囊。几丁虫在地层当中是非常容易获得的一类生物化石。然而,科研人员却从来没找到幼年几丁虫个体,更没有见到生殖标本,于是认为它是某一类未知浮游动物卵。直到现在,这还是主流学说。

  但是,这些猜测均没有有力证据,反而引发多重争议。

  近年来,梁艳与国内外同行合作,就几丁虫的生物学属性提出了新的看法。“我们通过研究331枚保存完好的几丁虫化石,发现它的形态变化很明显,都是从矮胖逐渐变成了瘦长。刺饰也是连续变化的,从口部的简单刺到中部的多根刺再到底部的丛状刺,越来越复杂。”梁艳告诉记者,这意味着几丁虫是纵向生长的,这一现象与几丁虫为卵的学说相去甚远。

  为了进一步探索几丁虫的身份,科研团队收集整理了前人发表的57属378种几丁虫的最大最小壳长比,以及6门10纲45种水生无脊椎动物卵的大小。对比结果显示,几丁虫不是无脊椎动物的卵。“我们认为,几丁虫是一类独立的古海洋微体生物。”梁艳说。

  显微镜下,几丁虫的生殖过程就像挤牙膏

  在收集到的几丁虫化石中,科研人员注意到有一些长相非常古怪。

  科研团队采用近红外显微成像、显微CT、双束电子扫描和场发射电子成像等多项技术手段,在数百枚化石中发现,过去被人当作畸变的特异标本,其实是几丁虫生殖瞬间的定格。

  在显微镜下观察这些微小化石,几丁虫的生殖过程就像挤牙膏:首先,一个形态相同、个体略小的幼体会从母体底部冒出头来,当幼体在母体内长出外壳后,就与母体脱离,母体底部的“洞”则慢慢回缩消失。有的几丁虫一次生一只幼虫,有的一次生一串。这两种生殖方式与出芽和横裂生殖分别具有一定的相似性,但又有明显不同。

  梁艳说,其实从1937年开始就有科学家发现了这类珍贵的标本。但因为当时缺乏技术手段,再加上标本数量太少,这些标本被当成了畸形的、变异的标本来处理。

  科研人员还发现,几丁虫幼体的底部都有一个洞。“这个构造也很重要,以前的标本里都没有这个洞。”梁艳表示,这表明,几丁虫在生殖过程中可以与外界环境进行物质交换,直到下一次生殖,类似于蛇、熊等生物冬眠。

  “我们研究了几丁虫的超微结构和生殖方式,并结合几丁虫呈辐射对称壳体的形态特征、广泛的古地理分布和生态分布、较为显著的种内差异,判断几丁虫更可能为一类独立的原生生物,而非后生动物的卵或卵囊。”梁艳告诉记者,弄清几丁虫的生物学属性,对年代地层和微体生物进化研究具有重要作用,“它帮助我们找油找矿,但我们却不知道它是什么。这次取得的进展对后续开展生物地层学研究、生物多样性研究有非常重要的意义”。

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