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“2019年度中國古生物學十大進展”——重新認識地質歷史時期生命演化歷程

蓋氏熱河俊獸生態復原圖

蓋氏熱河俊獸生態復原圖

長臂渾元龍復原圖和當期《自然》雜志封面

長臂渾元龍復原圖和當期《自然》雜志封面

“清江生物群”復原圖

“清江生物群”復原圖

(神秘的地球uux.cn報道)據光明日報(詹媛):距今5.18億年的寒武紀海洋生態系統是什么樣子?早白堊世哺乳動物——蓋氏熱河俊獸揭示了哪些進化趨勢?國寶大熊貓的祖先在其基因中傳達了何種信息?4月7日,中國古生物學會在南京發布了“2019年度中國古生物學十大進展”(以下簡稱“十大進展”),清江生物群、熱河俊獸、大熊貓古基因組等研究入選,這些成果,作為我國2019年在古生物領域具有國際影響力的高水平研究,刷新了人類對地質歷史時期生命演化歷程的認識。

清江生物群、夷陵蟲、長臂渾元龍刷新認知

據中國古生物學會秘書長蔡華偉介紹,中國古生物學十大進展自2017年以來,已經發布了四次!懊磕晁l布的‘十大進展’都在世界知名的學術期刊發表了相關論文,這些進展更新了人類對早期生命起源、生物演化以及古人類等領域的認知!痹诓倘A偉看來,“這是對中國古生物研究走在世界前列最有力的證明!

2019年的“十大進展”也體現了這一特點。其中,距今已有5.18億年的清江生物群,刷新了人類對寒武紀海洋生態系統的認識,它也因此而位列榜首。這項成果是一個埋藏在巖石層中的軟軀體化石庫,由西北大學早期生命與環境研究團隊發現于湖北長陽地區。經過12年化石采集和研究,他們發現,清江生物群形成于寒武紀大爆發極盛時期,與其他寒武紀生物群相比,這里的生物群相對最多樣,新屬種比例最高,軟軀體生物類群最多,化石保真度最好,而且保存了原生的有機質。

夷陵蟲,對這種生活在5.5億年前生物的研究,入選了“十大進展”的第二名。它由中科院南京地質古生物研究所早期生命團隊袁訓來課題組在三峽地區的“石板灘生物群”中發現。據該所研究員陳哲介紹,夷陵蟲的身體分節,兩側對稱,而這正是動物演化史上極為重要的革新事件!斑@證明在寒武紀之前動物就已經出現了,而此前并沒有可信的證據!标愓苷f。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王敏研究員和其同事,發現了一個有膜質翅膀的恐龍——長臂渾元龍,這個發現在《自然》雜志以封面文章形式刊發。作為“十大進展”的第三名,長臂渾元龍被發現于晚侏羅世早期,它是擅攀鳥龍類中目前發現最完整的骨架,展示了恐龍向鳥類演化歷程中,為了適應飛行,出人意料地長出了骨骼——表皮衍生物組合。

熱河俊獸、華龍洞頭骨等破解遠古謎題

在2019年的十大進展中,生活在早白堊世的蓋氏熱河俊獸,由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王元青研究員領銜的科研團隊發現,這項研究提出一種新的哺乳動物中耳演化模式!蹲匀弧吠诎l表的“新聞&觀點”文章認為這項研究為探討早期哺乳動物耳區演化的多樣性和復雜性提供了重要證據。

在安徽東至華龍洞發現的30萬年前人類頭骨化石,也是十大進展之一。這一具有現代人特征的頭骨,破解了東亞地區人類演化的謎題。它揭示這一時期東亞古人類已經出現向早期現代人演化過渡的趨勢,現代人在東亞大陸出現時間可能比以往認為的更早。此外,華龍洞人類化石為論證東亞地區人類演化區域連續性提供了新的化石證據。此前所發現的人類化石大多破碎、年代存在不確定性,導致古人類學界對東亞古老型人類向現代人的演化過渡一直存在爭議。

由中國科學院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員、周浙昆研究員所帶領的科研團隊,發表了利用植物化石重建青藏高原古海拔的系列研究成果。他們提出,青藏高原在地質時期具有復雜的地形地貌。這一科研成果為認識青藏高原的抬升歷史提供了全新的視角,從而入選十大進展。

十大進展的第七項,是中國科學院南京地質古生物研究所泮燕紅博士等人,對恐龍和化石鳥類羽毛的分子組成所進行的分析研究,這為羽毛的演化提供了直接的分子化石證據,該項成果在線刊登在《美國科學院院報》后,《科學》雜志還專門撰文進行了報道。

大熊貓古基因組、琥珀菊石等填補空白

十大進展的第八項——世界首例大熊貓古基因組研究,對于研究現代大熊貓的起源、進化和保護具有重要意義!蹲匀弧菲诳W站研究亮點專欄對其進行了報道。這項研究由中國地質大學(武漢)賴旭龍教授領導的研究團隊及合作者完成,他們從云南騰沖約5000年前的大熊貓化石中獲得了世界首例大熊貓古基因組,并運用古DNA方法及新一代測序技術得到大熊貓古基因組信息。

與其并列第八名的是對緬甸琥珀生物群的研究。在這項研究中,中國科學院南京地質古生物研究所王博研究員帶領的研究團隊,對一億年前的緬甸琥珀生物群開展了長期研究,對琥珀菊石的研究表明該琥珀森林位于熱帶海濱地區,為琥珀埋藏學和白堊紀森林生態環境分析提供了新見解;傳粉甲蟲的研究則填補了早期被子植物蟲媒授粉證據的空白。

最后的并列排名的兩項研究有關我國乃至亞洲最早、泥盆紀出露面積最大的森林和一種名為“脊籠球”的化石。前者發現了石松樹木演化出最早的根座型根系,同時解釋了早期森林與大氣CO2濃度下降、海岸帶水土保持之間的關系。后者為動物是如何從單細胞演化成多細胞提供了重要線索。

“人類不能脫離環境而生存!痹诓倘A偉看來,“這些古生物研究,既是在破解遠古生物起源和演化的謎題,同時也為人類和地球今后的發展起到預示的作用!

相關報道:“清江生物群”成果領銜2019中國古生物學十大進展

(神秘的地球uux.cn報道)據中國青年報客戶端西安4月8日電(李琛 中青報·中青網記者孫海華):記者今日從西北大學獲悉:中國古生物學會4月7日在南京發布“2019年度中國古生物學十大進展”,西北大學早期生命與環境研究團隊科研成果“華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群”入選,并在十大進展中排名首位。

“清江生物群”為西北大學地質學系早期生命與環境研究團隊張興亮、傅東靜等科研人員在湖北長陽地區發現并命名,是一個距今5.18億年的布爾吉斯頁巖型特異埋藏軟軀體化石寶庫。該成果于2019年3月在《科學》雜志發表,被學界認為是進化古生物學具有劃時代意義的里程碑事件。

“清江生物群”具有相對生物多樣性最大、新屬種比例最高、軟軀體生物類群最多、化石保真度最好的特質。其后續研究將有望填補人類對于寒武紀大爆發的認知空白,并解決動物門類起源演化等一系列科學問題。該研究成果也是由中科院院士舒德干領銜的研究團隊自1996年以來,在《科學》《自然》上發表的第14篇研究論文。

據悉,本次入選的“2019年度中國古生物學十大進展”包括:華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群;埃迪卡拉紀新化石揭示動物的早期演化;侏羅紀擅攀鳥龍類的發現和膜質翅膀在獸腳類恐龍中的演化;熱河俊獸——揭示哺乳動物中耳演化新模式;發現具有現代人特征的30萬年前人類頭骨化石;植物化石為青藏高原形成過程提供新證據;侏羅紀帶羽毛恐龍為鳥類羽毛的分子演化提供直接證據;世界首例大熊貓古基因組;白堊紀緬甸琥珀揭示遠古森林環境和被子植物昆蟲傳粉證據;亞洲最古老、泥盆紀面積最大的化石森林及其最早的根座型根系;六億年前化石揭示動物胚胎發育方式起源之謎(含并列,共入選11項成果)。這些研究涉及動物演化、古植物學、古人類學、分子古生物學等多個領域,大多發表在《科學》《自然》等權威學術刊物上。

“2019年度的十大進展代表了中國古生物學的最新發展方向,有助于人們更清晰地認識地質歷史時期的生命演化歷程!敝袊派飳W會相關負責人表示。成立于1929年的中國古生物學會,是國內成立最早的自然科學學術團體之一。自2017年開始,學會每年度評選和發布“中國古生物學十大進展”。

相關報道:探索大熊貓的前世今生,地大一成果入選中國古生物學十大進展

(神秘的地球uux.cn報道)據楚天都市報4月9日訊(記者 肖楊 通訊員 陳華文):4月7日,中國古生物學會在南京發布2019年度中國古生物學十大進展,中國地質大學(武漢)研究成果“世界首例大熊貓古基因組”成果入選。

“世界首例大熊貓古基因組”成果由中國地質大學(武漢)生物地質與環境地質國家重點實驗室賴旭龍教授、盛桂蓮副教授與云南省文物考古所吉學平研究員、德國波茲坦大學邁克爾·霍夫瑞特(Michael Hofreiter)教授研究組等單位研究人員合作完成。相關論文于2019年5月9日在線發表于國際權威期刊《當代生物學》(Current Biology)。

該研究從發現于云南騰沖約5000年前大熊貓亞化石中,運用古DNA實驗方法和新一代測序技術得到了全新世大熊貓古基因組信息。對該基因組的分析結果顯示,該個體屬于大熊貓已絕滅遺傳譜系,該譜系與現生大熊貓的祖先種群存在基因交流。由此說明,在大熊貓物種演化過程中,伴隨著其棲息地的退縮,其遺傳多樣性也有所喪失;通過與現生大熊貓祖先種群的基因交流,云南騰沖的古代大熊貓絕滅譜系,部分基因得以在現生大熊貓基因庫中幸存。該論文成果提供的古代大熊貓實時分子數據,對于研究現代大熊貓的起源、演化和保護具有重要意義。論文發表后,隨即被《自然》(Nature)雜志網站“研究亮點”專欄、中國科學報等四十余家國內外媒體報道。

2019年度中國古生物學十大進展,代表了中國古生物學的最新研究方向,展現了地質歷史時期的古動物、古植物、古人類等生命演化歷程!笆澜缡桌笮茇埞呕蚪M”,實現了古生物學與現代分子生物學的交叉融合,是我國分子古生物學領域在該年度的重要代表性成果之一。

相關報道:古脊椎所科研成果入選“2019年度中國古生物學十大進展”

(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所:中國古生物學會近日評選發布了“2019年度中國古生物學十大進展”,由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、中國科學院西雙版納熱帶植物園、北京大學、西北大學、中國地質大學(武漢)等科研團隊完成的十項成果入選,反映了我國古生物學者在各個分支領域所取得的具有國際影響力的高水平創新研究成果。

古脊椎所成果“侏羅紀擅攀鳥龍類的發現和膜質翅膀在獸腳類恐龍中的演化”、“熱河俊獸——揭示哺乳動物中耳演化新模式”、“發現具有現代人特征的30萬年前人類頭骨化石”分別入選。

成果介紹

侏羅紀擅攀鳥龍類的發現和膜質翅膀在獸腳類恐龍中的演化

隨著不斷發現的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石,有關鳥類飛行起源這一重要科學問題取得了重要進展。此前,多數學者認為在恐龍—鳥類演化過程中,由羽毛構成的翅膀是單一的飛行器官。2019年5月9日《自然》(Nature)以封面文章雜志報道了我所王敏、鄒晶梅、徐星和周忠和研究團隊在中國晚侏羅世地層發現一新的擅攀鳥龍類恐龍,新化石命名為長臂渾元龍(Ambopteryx longibrachium),是目前已知最完整的擅攀鳥龍類個體,為復原該類群形態和生態特征提供重要依據。擅攀鳥龍類通過加長的肱骨和尺骨、第三手指,與棒狀長骨來附著膜質的翅膀,揭示膜質翅膀在恐龍中的演化,顯示在恐龍—鳥類演化中出現意想不到的適應飛行的嘗試,及與之對應演化出差異顯著的骨骼—表皮衍生物組合。

相關介紹連接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201905/t20190508_5290716.html

熱河俊獸——揭示哺乳動物中耳演化新模式

我所王海冰、王元青研究團隊在《自然》(Nature)報道了早白堊世哺乳動物——蓋氏熱河俊獸。研究首次揭示了多瘤齒獸類完整的中耳形態,重塑了上隅骨的演化歷史!蹲匀弧吠诎l表的“新聞&觀點”文章認為這項研究為探討早期哺乳動物耳區演化的多樣性和復雜性提供了重要證據。

化石和胚胎發育學證據顯示哺乳動物中耳的演化經歷了下頜中耳、過渡型中耳、典型哺乳動物中耳三個階段。這項研究同時提出原始頜關節(錘骨-砧骨關節)與次生頜關節(齒骨-鱗骨關節)在哺乳動物中的協同演化關系,疊覆型的原始頜關節能夠減少中耳骨骼在空間上的限制;谙到y發育分析結果,提出對異獸類中耳的演化機制提出新的假說:其獨特的齒骨-鱗骨頜關節及其取食方式對中耳脫離下頜提供了比其他類群更為顯著的選擇壓,因此加速了中耳骨骼脫離下頜的進程,致使異獸類至少在1.6億年前就演化出典型哺乳動物中耳。

相關介紹連接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201911/t20191127_5443927.html

發現具有現代人特征的30萬年前人類頭骨化石

我所吳秀杰、劉武研究團隊,2013年以來對位于安徽省東至縣的華龍洞遺址進行連續5年的系統發掘,發現30余件古人類化石,代表約16個古人類個體。與人類化石伴生還出土了幾百件石器,大量哺乳動物化石及動物骨骼表面切割、砍砸痕跡等多種反映古人類生存行為的證據。通過鈾系測年、動物群組成分析及地層對比等多種方法綜合研究,古人類化石年代確定為距今33.1萬-27.5萬年之間。

華龍洞人類頭骨、下頜骨和牙齒呈現出東亞中更新世直立人、更新世晚期人類及現代人類相似的混合形態特征:它們具有低矮的顱穹窿、明顯的額骨矢狀脊、第三臼齒先天缺失等與中國直立人一致的原始特征;同時,它們還呈現出扁平纖細的面部形態、下頜骨聯合部接近垂直的頦三角、尺寸較小且結構簡單的牙齒等與現代人相似的特點。

該研究揭示這一時期東亞大陸人類已經出現向早期現代人演化過渡的趨勢,提供了東亞地區人類演化區域連續性以及從古老型人類向早期現代人演化過渡的新證據。華龍洞是繼周口店之后,在中國發現的出土人類化石最為豐富,并包含石器及其他古人類生存活動證據的綜合性古人類遺址。

相關介紹連接:http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201904/t20190430_5285644.html

相關報道:南京古生物所四項成果入選2019年度中國古生物學十大進展

(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學院南京地質古生物研究所:2020年4月7日,中國古生物學會在南京發布了“2019年度中國古生物學十大進展”評選結果。來自中國科學院、北京大學、西北大學、中國地質大學(武漢)等科研院所和高校領銜完成的一批具有國際水平的科研成果入選。其中,由中國科學院南京地質古生物研究所領銜完成的四項成果入選2019年度中國古生物學十大進展。

據了解,中國古生物學十大進展評選工作自2017年開展以來已經進行了四次!2019年度中國古生物學十大進展”的成果,由中國科學院南京地質古生物研究所、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學院西雙版納熱帶植物園、北京大學、西北大學、中國地質大學(武漢)等科研團隊完成,內容涉及動物早期演化與寒武紀大爆發、脊椎動物演化(恐龍類、古鳥類、哺乳類等)、白堊紀琥珀生物群、古植物與古生態、古人類學、分子古生物學等多個研究領域。

這些十大進展成果包括: 1)華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群;2)埃迪卡拉紀新化石揭示動物的早期演化;3)侏羅紀擅攀鳥龍類的發現和膜質翅膀在獸腳類恐龍中的演化;4)熱河俊獸——揭示哺乳動物中耳演化新模式;5)發現具有現代人特征的30萬年前人類頭骨化石;6)植物化石為青藏高原形成過程提供新證據;7)侏羅紀帶羽毛恐龍為鳥類羽毛的分子演化提供直接證據;8)世界首例大熊貓古基因組;8)白堊紀緬甸琥珀揭示遠古森林環境和被子植物昆蟲傳粉證據(并列);10)亞洲最古老、泥盆紀面積最大的化石森林及其最早的根座型根系;10)六億年前化石揭示動物胚胎發育方式起源之謎(并列)。

由南京古生物所領銜完成的四項成果包括:陳哲研究員主持完成的“埃迪卡拉紀新化石揭示動物的早期演化”,泮燕紅研究員主持完成的“侏羅紀帶羽毛恐龍為鳥類羽毛的分子演化提供直接證據”,王博研究員主持完成的“白堊紀緬甸琥珀揭示遠古森林環境和被子植物昆蟲傳粉證據”和殷宗軍研究員主持完成的“六億年前化石揭示動物胚胎發育方式起源之謎”。此外,黃璞助理研究員參與的“亞洲最古老、泥盆紀面積最大的化石森林及其最早的根座型根系”研究也入選此次十大進展。

這些成果集中反映了我國科技工作者在古生物學各個分支領域所取得的具有國際影響力的高水平創新研究成果。2019年度十大進展的發布,有助于推動對地質歷史時期生命演化歷程的認識。同時,對于進一步促進學科創新發展,展示我國古生物學領域取得的重大發現和科研成果,推動科學研究、科學傳播和化石保護工作具有重要的意義。

中國古生物學會成立于1929年,至今已有90年的歷史,是國內成立最早的自然科學學術團體之一。中國古生物學會在團結和服務廣大古生物學科技工作者、開展學術活動、國際交流合作、科普教育和人才培養等領域成果豐碩,有力推進了古生物學科的發展,成為凝聚力不斷增強的、富有活力的學術團體。

相關報道:北京大學王德明教授研究團隊科研成果入選“2019年度中國古生物學十大進展”

(神秘的地球uux.cn報道)據北京大學(地球與空間科學學院):近日,北京大學地球與空間科學學院王德明教授研究團隊的科研成果“亞洲最古老、泥盆紀面積最大的化石森林及其最早的根座型根系”入選“2019年度中國古生物學十大進展”。

森林最早出現在泥盆紀,之后遍布陸地并極大地改變了地球環境。然而,泥盆紀森林的記錄極其罕見,直到最近幾年,研究人員才從歐美發現了個別化石產地。相比而言,石炭紀晚期的熱帶沼澤森林全球廣布,有數百個產地,主體植物是石松類的高大喬木。根座型(stigmarian)根系(或稱為根狀體)是這些樹木的典型特征,但在泥盆紀還未得到證實,導致它的早期演化情況長期以來都不清楚。另外,泥盆紀森林與環境的關系還需要得到更多認識。

通過20多次的野外工作,王德明教授研究團隊從安徽省廣德市新杭鎮的上泥盆統法門階(距今3.72—3.59億年)五通組地層發現并研究了一個出露面積至少250,000m2的原位森林。新杭森林由多個世代的小型石松類樹木Guangdedendron(廣德木)的單一物種組成,局部密集排列,密度達38株/m2;樹木主干細長而無側枝,頂端二分叉后形成一個簡單樹冠,懸掛成對或者單獨的大孢子葉球。廣德木具有根座型根系,即:樹干基部四等分,每一部分均延伸形成二分枝的根狀體,著生螺旋排列的小根。

泥盆紀新杭森林景觀復原圖。森林由小型石松樹木——廣德木(Guangdedendron)組成,分布在晚泥盆世熱帶的濱海岸邊(鄧珍珍等繪制)
新杭森林中的廣德木的營養和繁殖器官表明它很可能是雌雄異株和單次結實的植物,它的簡單柱狀結構和小型樹冠有助于接收光線和緩解擁擠。根系體積小,且小根向周邊淺層展布,反映所處生境水源充足。埋藏學和沉積學的初步證據表明,新杭森林生活在熱帶碎屑巖基底的濱岸濕地并受到波浪的影響。

新杭森林是我國乃至亞洲最早、泥盆紀出露面積最大的森林,它的發現拓展了早期森林的地理分布范圍,證明stigmarian根系首現于泥盆紀,增進了人們對早期石松植物生活習性的認識。新杭森林的研究說明,泥盆紀森林具有巨大的生物量,通過光合作用和后續的泥炭埋藏,促進了晚古生代大氣CO2濃度的明顯下降。廣德木的高分布密度、氣生莖的構型、密集的根系表明它適應動蕩的濱海環境,像現代的紅樹林那樣有利于海岸地帶的水土保持。

該項研究相關研究結果以article形式于2019年8月19日發表在Cell集團期刊《當代生物學》(Current Biology)。該刊同期的評論文章(C.M. Berry)認為:我們研究的森林“令人驚嘆、異常廣闊,闡明了關鍵根系的演化”(spectacular, remarkably extensive, sheds light on the evolution of key rooting systems),“極其罕見”(incredibly rare),“揭秘森林生態系統的全球分布、生態特征和濕地植物的發育”(sheds light on the global spread of forest ecosystems, their ecology, and the development of wetland plants),“無疑具有最早的根座型根系”(has the earliest known attached unequivocal stigmarian rooting system)。美國國家地理National Geographic認為我們研究的植物“根系異常發達,為石炭紀沼澤森林的形成奠定了基礎,并逐漸演化成為今天開采的大部分煤炭”,這些煤炭“就是引發工業革命的原因”,“是我們現代文明的基礎; 我們第一次在這片森林中看到的這樣的根狀結構”。

該項研究得到了國家自然科學基金項目(41672007, 41802015)資助。

論文信息:Wang De-Ming*, Qin Min, Liu Le*, Liu Lu, Zhou Yi, Zhang Ying-Ying, Huang Pu, Xue Jin-Zhuang, Zhang Shi-Hui, Meng Mei-Cen. 2019. The most extensive Devonian fossil forest with small lycopsidtreesbearing the earliest stigmarian roots. Current Biology, 29: 2604-2615. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.06.053. (*corresponding authors)

2019年度中國古生物學十大進展包括:

華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群;
埃迪卡拉紀新化石揭示動物的早期演化;
侏羅紀擅攀鳥龍類的發現和膜質翅膀在獸腳類恐龍中的演化;
熱河俊獸——揭示哺乳動物中耳演化新模式;
發現具有現代人特征的30萬年前人類頭骨化石;
植物化石為青藏高原形成過程提供新證據;
侏羅紀帶羽毛恐龍為鳥類羽毛的分子演化提供直接證據;
世界首例大熊貓古基因組;
白堊紀緬甸琥珀揭示遠古森林環境和被子植物昆蟲傳粉證據;
亞洲最古老、泥盆紀面積最大的化石森林及其最早的根座型根系;
六億年前化石揭示動物胚胎發育方式起源之謎。




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