最早的多细胞生物是什么时候出现的?

作者&投稿:亢怨 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
地球上开始只有单细胞生物,多细胞生物是什么时候出现的?~

科学家使用的材料是单细胞生物普通啤酒酵母菌。他们的方法很简单首先在试管中培养酵母菌,然后在离心机上放置试管,分离酵母菌。想象一下,试管里有泥沙的话,粒子越大,在离心作用下,试管底部就会先下沉。同样,由几个酵母菌团组成的细胞群体也首先下沉到试管底部。如果把这些酵母团拿出来,用其他试管培养,然后放回离心机分离,第二个分离出来的酵母团就会比原来更大。例如,第一个分离的酵母团含有约2个酵母细胞,第二个含有约3个细胞。在60天内,即近350多岁后出现在试管中。

但是特别重要的是,这个多细胞群体不是单个酵母细胞简单聚集的集合体。这些细胞我不能离开你。你不能离开我。已经有密切的关系。科学家在进行考古发掘的过程中,通过一些化石发现了16亿年前的古代植物,这种化石是科学家在印度中部沉积岩中发现的,让人认为它可能是世界上最古老的植物化石。通过科学家们的推断发现,这块化石在地球上已经存在了16亿年,不仅如此,科学家们还指出,这块化石已经包含在内。

如果科学家了解地球上发现的化石信息,现在发现的最早的化石可能出现在35亿年前,象征着单细胞生物的最快形态。因为以前的科学家发现35亿年前的生物化石没有核和其他特殊的细胞器结构,所以通过现在科学家得出的结论,我们其实有35亿年前地球生命的迹象,但当时的生物结构很简单,是原核生物,所以科学家把30亿年前存在的这种化石生物称为细胞器。

如果你熟悉原核生物,你会发现科学家分为两个主要类别:非常简单的单细胞和细菌。由多种细胞组成的情况下,会形成复杂的生物体,这种生物体被称为真核生物,这种真核生物在原核生物出现6亿年后出现,属于比较复杂的生物体。

地球上最早的大型多细胞生物何时出现

中国地质调查局天津地质调查中心与中国科学院南京地质古生物研究所、中国地质大学(武汉)、美国哈佛大学和挪威卑尔根大学等单位的科学家共同合作,在华北燕山地区高于庄组中发现了一个新的碳质宏观化石生物群,并证实此为迄今在前寒武纪发现的证据最充分、年龄最古老、个体最巨大的底栖多细胞藻类植物群。高于庄组化石群的发现将地球上大型复杂多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年,彻底颠覆了以往的认识,并可能孕育着一个关于地球早期生命演化新理论和生物地质研究新方法的产生。因此,“地球上最早大型多细胞生物化石的发现”最近入选“中国地质调查局中国地质科学院2016年度地质科技十大进展”。
地球生命演化是国际上重点研究课题之一。此大型多细胞化石群发现于河北迁西县和宽城县境内,地处燕山山脉南麓。该地区大面积出露距今15亿年前后的“中元古代”沉积岩石地层,是国内外研究该时期地球演化奥秘的经典地区之一。此前发现最古老的、大小可与高于庄组化石群相比的大型多细胞生物化石产自距今6亿年前后的埃迪卡拉纪地层中,而距今15亿年前后的“中元古代”地层中发现的真核生物,尤其是多细胞真核生物的化石甚少,因此许多人认为“中元古代”是以低氧或还原环境、原核微生物为主,进化停滞或极缓慢的“无聊的10亿年”,并认为这与稳定的构造和海洋条件,尤其是低的氧含量有关。
但高于庄组化石群的发现说明,在“中元古代”早期,真核生物包括大型多细胞的真核生物都已相当丰富,所谓的“枯燥的10亿年”中,地球可能并不枯燥,当时的海洋生物出现了高可达30厘米、宽可达8厘米、类型多样的多细胞藻类生物。而且据此可进一步推测,与这种生物的演化水平紧密相关的地球环境也应该发生了明显的改变。高于庄组化石群的发现不仅改变了以前关于地球生命早期演化的既有认识,也为探索距今18亿~8亿年前地球系统演化的奥秘提供了新的角度。
该化石群最早由中国地质调查局天津地质调查中心于1997年首先发现,保存较好的标本共58块,为面积达分米级大小的特大型碳质薄膜化石群。发现的化石包括带状、舌状、楔形和长卵形等多种形态类型。其中一种最大的舌状化石长达28.6厘米,宽度近8厘米;另一种带状化石长度达30厘米以上,宽度达4.5厘米;部分标本可见明显固着器官。同时,在含大化石群的岩石中,还发现了保存精美的生物多细胞组织碎片。
在前寒武纪碳质宏观化石研究中,最大困难是生物属性和真假的确定,本次研究不仅对这些化石的形态进行了详细研究,还采用浸泡法发现了多细胞组织结构,从而使本研究得以进入了细胞学研究的新阶段。此外还采用激光拉曼光谱和共聚焦显微技术,解决了它们的真假问题,也为前寒武纪多细胞生物化石的研究提供了新途径。在综合分析化石形态、多细胞组织结构等生物学特征,并与现代海洋带状藻类生物进行比较之后,研究者认为这些化石是一类形态各异的多细胞藻类生物,它们也许可以进行光合作用,固着生活在距今15.6亿年前的浅海中。

曾经被认为是最早的多细胞生物是12亿年前中元古代延展纪时期的一种红藻Bangiomorpha pubescens的化石。多细胞生物必须解决从一个生殖细胞来产生整个生物的问题,来完成繁殖的任务。发育生物学是研究这个过程的学科。一般认为在延展纪出现的单细胞生物有性生殖是多细胞生物出现的前提条件。多细胞生物中的细胞假如丧失其规则发展的控制其生长的功能会导致癌症。但是2010年的一组新发现的古老生物化石将地球上最早的多细胞生物的出现时间提前。
由法国等多国科学家组成的研究小组在2010年7月1日出版的英国《自然》杂志上称,他们对来自加蓬的化石的最新研究发现,多细胞生物起源于21亿年前。研究团队由法国普瓦捷大学的阿伯德拉扎克·阿尔巴尼教授领导。据研究人员介绍,地球上最早的生命迹象出现于35亿年前,是现存生物中最简单的一群。然而,生命的多样化过程实际上发生于距今35亿年到6亿年前的元古代,在此期间出现了真核生物,它们与原核生物的最大不同是拥有细胞核,而且具有更复杂的组织和新陈代谢形式。不过,此前科学家很少发现中元古代(距今16亿年至10亿年前)之前多细胞生物存在的证据。研究团队于2008年在加蓬的弗朗斯维尔意外发现了250多个保存完好的生物化石,并对其中100多个进行了深入细致的研究。科学家对其周围沉积物进行测算,结果表明,这些化石已有21亿年的历史,是地球上目前已知最早出现的多细胞体。据了解这些最早的多细胞生命体化石呈扁圆盘状,直径约为5英寸(12.7厘米),有扇贝状外缘和辐射状条纹——并不能归属于任何复杂单细胞生物或早期动物的范畴。  不过从任何一方面来看,这种古老生命体都标志着其跨越了一个重要的演化门槛,并且显示这一过渡是由于地球大气的显著变化诱发的。法国普瓦提埃大学(University of Poitiers)的古生物学家阿德拉扎克·阿尔巴尼(Abderrazak El Albani)说,“很明显,多细胞体的出现和氧气浓度的增加有关”。单细胞生物大约出现于34亿年前的“原始汤”(primordial soup),主要以原核生物形式存在,原核生物是一种无细胞核的单细胞生物,包括细菌和蓝细菌。在距今约6亿年前的寒武纪,各种生物以爆炸性的速度涌现,这种现象被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”。单细胞生物出现之后又经过了14亿年才出现了最早的多细胞生命体——卷曲藻(Grypania)。卷曲藻可能是一个菌落,或者一种真核生物——其包裹在细胞膜内的细胞功能已经出现分化的生物体。无论卷曲藻属于何种类型,它是“寒武纪生命大爆发”之前已知仅有的几类复杂生命体的案例。  此次新发现的化石使卷曲藻不再显得那么孤独,目前这种新发现的物种还没有命名。它们几乎生活在同一年代。卷曲藻生活在今天美国北部地区,而这一新发现化石的物种生活在加蓬。这一发现增加了这样一种可能性,即多细胞生命体可能是一种趋势,而非是一种偶然,它同时还暗示了演化出复杂生命形式的原因,而不仅仅是何时演化出这样的生命形式。




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