【科技前沿】

當今地球上所有的復雜生命都是多細胞真核生物，真核生物的多細胞化是生命向復雜化和大型化演化的必備條件，被認為是生命演化史上的重大事件之一。然而，真核生物何時發生多細胞化？多細胞真核生物何時在地球上開始出現？截至目前，學界對這一重大科學問題并無明確答案。

1月25日，中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎帶領的“地球-生命系統早期演化”團隊在《科學進展》發表最新研究成果：團隊在我國華北燕山地區16.3億年前地層中發現多細胞真核生物化石。這是繼2016年在燕山地區發現15.6億年前全球最早的宏體多細胞真核生物化石之后，該團隊在早期生命演化領域中的又一項重要突破，將多細胞真核生物出現的時間進一步提前了約7000萬年，是迄今全球發現最早的多細胞真核生物化石記錄。

時間撥回到2016年，朱茂炎團隊在《自然·通訊》上報道了燕山地區15.6億年前的宏體多細胞真核生物化石。這一發現不僅將地球上大型多細胞真核生物的出現時間提前了近10億年，團隊還由此推斷，真核生物發生多細胞化的時間應該更早。

為了論證這一推斷，在過去8年時間內，團隊在燕山地區多個剖面點上采集了數百件長城系頁巖樣品，通過實驗處理后獲得大量微體化石標本。這批發現的化石標本一共278枚，它們是由單列細胞組成的無分枝的絲狀體，與先前其他研究者在燕山中部串嶺溝組頁巖切片中報道的“壯麗青山藻”化石形態和大小相似，本次研究將其歸入同一個屬種。

先前的研究者將這些化石解釋為原始綠藻，或許因為化石圖片不清晰，生物學解釋的證據不夠充分，故自1989年報道以來并未引起國內外同行的關注。此次研究發現，壯麗青山藻的部分細胞內含有直徑約15~20微米大小的圓形結構，被解釋為一種繁殖細胞。由此可見，壯麗青山藻是一種通過孢子繁殖的生物。

此次研究通過對絲狀體形態的復雜度、細胞大小、繁殖方式等進行綜合比較，發現原核生物中沒有與之相對比的類型，而真核生物中類似壯麗青山藻的絲狀體生物則很多。因此，研究團隊認為壯麗青山藻應為多細胞真核生物化石。綜合分析表明，一些現生綠藻的藻絲體形態、細胞大小分布和繁殖方式等與壯麗青山藻最為接近。由此，研究團隊認為壯麗青山藻不僅是多細胞真核生物，且很可能具有光合作用的代謝能力，屬于多細胞藻類，盡管目前無法將其歸屬到具體現生門類中去。

為進一步驗證壯麗青山藻的真核生物屬性，研究團隊對壯麗青山藻的有機質成分進行了譜學分析，結果顯示，壯麗青山藻的有機質組成明顯不同于藍細菌化石，為其歸屬為多細胞真核生物的解釋提供了支持。

目前學界普遍接受的真核生物最早化石記錄發現于距今約16.5億年之前的古元古代晚期地層中，此次研究發現壯麗青山藻的出現時間僅僅稍晚于這些最古老的單細胞真核化石，表明真核生物出現之后便迅速發生了復雜的多細胞化演化。

“如果壯麗青山藻可以確認為是營光合作用的真核藻類，那么真核生物最后共同祖先應不晚于16.3億年之前的古元古代晚期，比當前學界普遍接受的時間提前了近6億年之久，且與分子鐘推算的時間基本吻合。”朱茂炎介紹，本研究為進一步揭示復雜生命的起源和早期演化過程的奧秘以及元古宙地球環境演變提供了新的思考。（記者蘇雁 通訊員姬尊雨）

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