华北化石显示真核生物在16.3亿年前首次获得多细胞性

1月24日，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员带领的研究人员在《科学进展》上发表了一篇研究报告，报告了他们在华北地区最新发现的16.3亿年前的多细胞化石。。

这些保存完好的微化石目前被认为是多细胞真核生物最古老的记录。这项研究是继此前研究人员在华北燕山地区发现分米级真核生物化石后的又一突破，将真核生物多细胞生物的出现推迟了约7000万年。

地球上所有复杂的生命，包括各种动物、陆地植物、宏观真菌和海藻，都是多细胞真核生物。多细胞性是真核生物获得有机体复杂性和大尺寸的关键，并且通常被认为是地球生命史上的重大转变。然而，科学家们一直不确定真核生物何时进化出这种创新。

化石记录提供了令人信服的证据，表明具有简单多细胞性的真核生物，例如红藻和绿藻以及假定的真菌，早在 10.5 亿年前就出现了。较早的记录声称是多细胞真核生物，但其中大多数由于形态简单且缺乏细胞结构而存在争议。

新发现的多细胞化石来自古元古代晚期穿岭沟组，距今约16.35亿年。它们是由2个至20多个直径为20-194微米、不完整的圆柱形或桶形大细胞组成的无分支、单列丝状体。 “长度可达 860 微米。这些细丝根据其形态变化表现出一定程度的复杂性。”研究人员之一缪兰云说。

细丝是恒定的，或者在其整个长度上逐渐变细，或者仅在一端逐渐变细。形态计量分析证明了它们的形态连续性，表明它们代表单一生物物种而不是离散物种。这些化石被命名为Qingshania magnifica , ，这是一个形态和大小相似的分类群，被描述为来自穿岭沟组。

青山虫的一个特别重要的特征是一些细胞内的圆形细胞内结构(直径15-20μm)。这些结构与许多真核藻类中已知的无性孢子相当，表明青山藻可能是通过孢子繁殖的。

在现代生活中，单列丝在原核生物(细菌和古细菌)和真核生物中都很常见。大细胞尺寸、宽范围的丝直径、形态变异和胞内孢子的结合证明了青山虫的真核亲和力，因为没有已知的原核生物如此复杂。丝状原核生物通常非常小，直径约为1-3微米，分布在12个门的147个属以上。一些蓝细菌和硫细菌可以达到很大的尺寸，厚度可达200​​微米，但这些大型原核生物形态非常简单，细胞呈盘状，并且不能通过孢子繁殖。

最好的现代类似物是一些绿藻，尽管丝状体也存在于其他真核藻类(例如红藻、褐藻、黄藻、轮藻类等)以及真菌和卵菌中。

“这表明青山藻很可能是光合藻类，可能属于已灭绝的古质体茎群(由红藻、绿藻和陆地植物以及灰藻组成的主要类群)，尽管其确切的亲和力仍不清楚，”苗说道。

此外，研究人员还进行拉曼光谱研究，从化学成分的角度测试青山藻的真核亲和性，并使用三种蓝藻类群进行比较。拉曼光谱揭示了无序碳质物质的两个宽峰特征。此外，使用拉曼参数估计的埋藏温度在 205-250 °C 之间，表明变质作用程度较低。拉曼光谱的主成分分析将青山虫和蓝藻类群分为两个不同的簇，表明青山虫的碳质物质与蓝藻化石的碳质物质不同，进一步支持了青山虫的真核亲和力。

目前，最古老的明确真核生物化石是来自中国北部和澳大利亚北部古元古代晚期沉积物(约16.5亿年前)的单细胞形式。青山虫的出现仅比这些单细胞形式稍晚，这表明真核生物在其进化史上很早就获得了简单的多细胞性。

由于真核藻类(Archaeplastids)是在最后一个真核共同祖先(LECA)之后出现的，青山藻的发现，如果本质上确实是藻类，进一步支持了 LECA 在古元古代晚期的早期出现——这与许多分子钟研究是一致的——而不是与大约10亿年前的中元古代晚期相比。

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