近日，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员课题组在《自然—通讯》发表论文，首次报道了距今15.6亿年前的、个体长达30 厘米以上的大型多细胞生物化石群。这是关于地球早期生命演化研究领域中一项新的重大科学发现，将地球上大型多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年。 　　此次报道的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，使之成为全球揭示该时期地球演化奥秘的经典研究地区之一。该化石群最早由中国地质科学院天津地质矿产研究所朱士兴研究员及其同事发现，含化石的地层称之为“高于庄组”，因而可称为“高于庄化石群”。化石以灰褐色的有机碳质膜的形式保存在岩石中。发现的化石包括带状、舌状、楔形和长卵形等多种形态类型。其中一种最大的舌形化石长达28.6厘米，宽度近8 厘米；另一种带状化石长度可达30 厘米以上，宽度可达4.5厘米；部分标本可见明显的底部固着器官。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。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，研究者认为这些化石是一类具有形态分异的多细胞藻类生物，它们可能通过光合作用固着生活在距今15.6亿前的浅海中。 　　生命大约自40亿年前在地球上出现以来，之后差不多30多亿年的演化过程被认为非常缓慢，直到距今6亿年前都一直以肉眼不可见的微型、简单的微生物形式存在。迄今为止，已知全球发现最早的、个体达到肉眼可辨的生物化石是一种生活在距今18—14亿年前海洋中的丝状体化石，且生物学属性不明，称之为“卷曲藻”（grypania），丝状体的直径小于 2 mm。而目前全球发现最早的、个体大小可与高于庄化石群比拟的大型多细胞生物化石发现于距今6亿年前后的地层中，其中我国皖南的“蓝田生物群”被认为是地球上最早的大型、复杂多细胞生物群。由此可见，高于庄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。尽管与6亿年前的“埃迪卡拉纪”多细胞生物化石相比较，高于庄化石群的形态多样性和复杂性要小许多。 　　这一新的发现具有非常重要的科学意义。当今地球科学研究表明，距今18—8亿年前的地球表层岩石圈、大气圈、水圈和生物圈维持在近乎不变的 “稳定”状态。因而，这个长达10亿年的地球时期被学术界称之为“枯燥的10亿年”（boring billion），或者“地球的中世纪”（earth’s middle age）。 高于庄化石群的发现则表明，所谓的“枯燥的10亿年”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厘米的、类型多样的多细胞藻类生物，据此可推测伴随生物这种演化水平的地球环境同样应该发生了明显的改变。因而，这一新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，也为重新从不同角度探索距今18—8亿年前地球系统演化的奥秘提供了新的思考。

该项研究得到国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划（973计划）等项目的资助。

论文信息:

zhu, s., zhu, m.*, knoll, a.h., yin, z., zhao, f., sun, s., qu, y., shi, m., liu, h. 2016. decimetre-scale multicellular eukaryotes from the 1.56-billion-year-old gaoyuzhuang formation in north china. nature communications, doi: 10.1038/ncomms11500.

科学背景 　　为了满足人类的求知欲和好奇心，包括生命起源在内的地球早期生命演化历史始终是现代自然科学领域中最令人着迷的科学谜题之一。随着科学技术的不断进步和发展，地球上发现生命迹象的最早记录已经推进到距今大约41年以前。然而，迄今为止的研究表明，生命在地球上出现以后的演化一直非常缓慢，在长达35亿的时间内一直以肉眼不可见的微型、简单的生物为特征。目前已知的早期生命演化历史可以划分为这样几个重要阶段：光合作用生物在地球的初始阶段就开始出现，导致地球上开始出现氧气，为生命的进一步演化提供了保障；当氧气在大气和海洋中达到一定浓度后，具有细胞核的真核生物在地球上开始出现，这个时间发生在距今24—20亿年前后；随后是真核多细胞生物的出现，为复杂的生物多样性演化奠定了基础，记录这一重大演化事件的化石证据非常少，时间也不确定。但目前公认的是，距今6亿年前后多细胞生物发生大辐射，动物开始在地球出现并随之发生快速大爆发，这就是大家熟知的“寒武纪大爆发”事件，标志了现代地球复杂生物多样性的开始。 　　目前已知可靠的、最早的真核化石记录发现于我国燕山山脉的大约17亿年前的地层中，普遍接受的、最早的真核多细胞生物化石发现于加拿大北部极地地区大约12 亿年前的地层中。这些最早的真核生物和多细胞生物化石都是微体化石，个体均小于1 mm。直到距今6亿年前后，大家须知的大型、复杂的多细胞生物（类似现代海洋中海藻类）和各种各样的动物才在地球上开始出现。这已经被发现于我国华南距今6亿前后地层中的一系列生物化石群等所证实，其中皖南的蓝田生物群被认为是地球上最早的大型、复杂多细胞生物群，贵州的瓮安生物群被认为是地球上最早的动物化石群。 　　然而，距今 6亿年之前的地球生命演化真的是这么缓慢吗？生命这种缓慢演化是否受到地球表面环境演变的制约呢？这是当今地球科学充满挑战性的基础前沿科学问题。

民盟南京地质古生物所支部