埃迪卡拉纪克劳德管类化石研究取得新进展

埃迪卡拉纪克劳德管类化石研究取得新进展

克劳德管类（cloudinids）化石是埃迪卡拉纪晚期管状化石的典型代表，在全球分布广泛且具有重要的演化意义。同时，这类化石有潜力成为埃迪卡拉系最末阶底界界线层型（金钉子/GSSP）的标准化石，因此在生物地层划分与对比方面也具有重要的应用价值。以往对这类化石的微细结构和物质组成认识有限，对其亲缘关系等方面的认识也存在争议。杨犇博士及其合作者近年来首次在蒙古发现了埃迪卡拉纪管状化石（Zuunia chimidtsereni）。该发现解决了长期以来该地区前寒武系-寒武系界线的争议问题，即确定Zuun Arts组下部属于埃迪卡拉系，而非寒武系。同时通过借助扫描电镜、能谱分析和拉曼光谱等分析手段，在其物质组成和超微结构方面取得了诸多新认识。

一是确定克劳德管类化石的生物属性为环节动物。此前主要有两个观点：环节动物（如龙介虫、沙蚕、西伯利加虫等）或刺胞动物（如珊瑚、水母等）。通过对化石及现生环节动物的超微结构研究，揭示出克劳德管类化石形态和结构成分与现生环节动物更为一致，认为克劳德管类属于环节动物，可能是其干群组成。同时也进一步表明，克劳德管类不但延续到寒武纪，也可能延续到更晚的地质时代，与现生的环节动物之间存在演化学关系。

二是首次在克劳德管类化石中发现了有机质残留。综合超微结构和成分分析，提出Cloudinids类化石可能没有发生生物矿化，其原始成分是几丁质或角蛋白类的有机质。由于克劳德管类（cloudinids）是已知最早具有骨骼的生物类型，这一观点也揭示出地球历史上最初形成的骨骼应该为有机质骨骼。

三是提出了克劳德管类化石的不同埋藏相。埋藏学分析表明，该类化石存在至少5中埋藏相（磷灰石、碳酸盐岩、黄铁矿、硅化、磷灰石-有机质相），掩盖了其原始的有机质特征，这是导致以往许多学者认为此类化石存在钙质骨骼的主要原因。

本项研究得到了基本科研业务费、国家自然基金委、中国地质调查局地质调查项目的联合资助，成果发表在《Scientific Reports》上。

论文信息：Ben Yang, Michael Steiner, James D. Schiffbauer, Tara Selly, Xuwen Wu, Cong Zhang, Pengju Liu, 2020. Ultrastructure of Ediacaran cloudinids suggests diverse taphonomic histories and affinities with non-biomineralized annelids. Scientific Reports 10, 535.

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-019-56317-x

图1 蒙古西南地区埃迪卡拉纪Zuun Arts组管状化石 Zuunia chimidtsereni （A-P）,I为CT图像。Q, R， 蒙古西南地区寒武纪Salanygol组早期管状化石Rajatubulus sp. 比例尺: (D), 10 μm; (B), 20 μm; (L), 50 μm; (E,F), 200 μm; 其它, 100 μm.

图2 Zuunia交错编织结构和有机质残留 (A–D)与现代深海管状蠕虫（Siboglinids，E）的对比。比例尺: (A1–C1), 200 μm; (A2), 25 μm; (B2), 50 μm; (A3, E1), 50 μm; (B3, C2), 5 μm; (D1, E2), 2 μm; (D2), 200 nm。

图3   Zuunia和克劳德管化石阴极发光及拉曼光谱分析。A-C生物显微镜和阴极发光（红色）对照图。D，化石拉曼光谱数据显示存在大量低成熟度碳单质（1350 cm^-1、1600 cm^-1），为有机质降解形成。E，围岩拉曼光谱数据显示不含有机质。比例尺：(C2), 10 μm; 其他 200 μm

图4 现代深海管状蠕虫（Siboglinid）。(A1) Alaysia sp. 冲绳海槽, No. 194A5321. (A2) A1的破碎部分显示有机质壳体也存在脆性形变特征。 (A3) A1部分放大显示领状结构。(B) Arcovestia ivanovi，马努斯海盆，显示稀疏的领状结构。 (C) Tevnia jerichonana 显示壳体的领状结构分布和数量在单一标本上也可呈现很大变化。 (Smithsonian Institution， Cat. No. EO 400407)。 比例尺： (A2, A3), 3 mm; 其他 10 mm。