化 石

“植物龐貝城”的種子植物姊妹類群

種子植物是一類具有維管組織且能夠用種子繁殖的植物，一般認(rèn)為是由蕨類植物經(jīng)前裸子植物演化而來。瓢葉目包括20余屬50余種，是常見于煤系地層的一組古老植物類群，主要生活在3.23億到2.52億年前，在二疊紀(jì)末大滅絕事件中消失。瓢葉目是華夏植物群的特色和代表類群之一，也是石炭—二疊紀(jì)植物群中最常見，但研究最薄弱的一組植物。在大約3億年前，內(nèi)蒙古烏海的“植物龐貝城”是赤道低緯度熱帶雨林地區(qū)的廣闊沼澤平原，因當(dāng)時的一場規(guī)模巨大的火山噴發(fā)事件被火山灰埋葬封存，大量植物化石被完好地保存到今天。新物種“烏海擬齒葉”（Paratingia wuhaia）整個樹冠得以保存，兼具繁殖果穗、葉子外觀形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它的發(fā)現(xiàn)證明，瓢葉目屬于裸子植物，其與種子植物的親緣關(guān)系比與蕨類植物更密切。這個認(rèn)識明確了瓢葉目的植物學(xué)分類位置，足以改寫古植物學(xué)教科書；同時表明華夏植物群可能起源于我國的泥盆紀(jì)植物群，而非原先認(rèn)識的起源于石炭紀(jì)歐美植物群。（PNAS 2021, 118：e2013442118.）

發(fā)光甲蟲的早期演化

生物發(fā)光現(xiàn)象廣泛地存在于各類生物中。在陸生動物中，能進(jìn)行生物發(fā)光的物種大多都屬于鞘翅目昆蟲（俗稱甲蟲），而其中又以叩甲總科（螢火蟲及其近親）的物種最多。在螢類分支中，除最基部的華光叩甲科外，螢科、光螢科與雌光螢科的物種身體均較為柔軟，部分類群的雌性還具有幼態(tài)持續(xù)現(xiàn)象，但也正因此使得這一類群的物種很難被保存成為化石。近期，研究者在白堊紀(jì)中期緬甸琥珀（約1億年前）中發(fā)現(xiàn)了一枚保存較完好的阿扎白堊光螢（Cretophengodes azari）雄性標(biāo)本。白堊光螢的觸角具12節(jié)，呈雙櫛狀，與現(xiàn)生的光螢科相似，推測屬于光螢科與雌光螢科進(jìn)化枝的基干類群。其第1—3節(jié)可見腹板上具有一個淺色明亮區(qū)域，可解釋為它的發(fā)光器官。在白堊紀(jì)，軟軀體叩甲的潛在捕食者（包括螞蟻、青蛙、早期鳥類等）發(fā)生了快速分化，研究人員推測，白堊光螢中的發(fā)光器官或許與抵御這些捕食者有關(guān)。（Proceedings of the Royal Society B 2021, 20202730）

最早的陸生真菌狀化石

真菌和植物、動物是統(tǒng)治著當(dāng)今陸地生態(tài)系統(tǒng)的三大主要多細(xì)胞生物類群，但是相對于植物和動物而言，真菌常常被人們所忽視。有些真菌在繁殖階段時能以“子實體”的形式長出地面，這也就是人們所熟知的蘑菇。生物登上陸地是生命演化史上的一次重要轉(zhuǎn)折，真菌在這一登陸過程中扮演著非常重要的角色。它能充當(dāng)巖石和礦物發(fā)生生物風(fēng)化時的重要媒介，或分解動植物遺體、遺物中的有機(jī)質(zhì)供植物循環(huán)利用，或與大多數(shù)陸生植物的根系形成共生的菌根系統(tǒng)以助植物吸收養(yǎng)分，或與綠藻及藍(lán)細(xì)菌形成地衣體以開拓荒境。真菌是何時開始登陸的？近期，研究者在貴州甕安地區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組距今約6.35億年前的地層中首次發(fā)現(xiàn)了黃鐵礦化的真菌狀微體化石，代表了當(dāng)時已經(jīng)占據(jù)由地表水溶蝕形成的喀斯特孔洞環(huán)境的最早的真菌類生物，此發(fā)現(xiàn)比此前公認(rèn)的蘇格蘭萊尼燧石中的記錄還要早2億多年。據(jù)推測，由真菌引導(dǎo)的生物風(fēng)化，有可能在“雪球地球”事件結(jié)束后不久就開始在磷元素的富集過程中起到了關(guān)鍵作用，而磷元素的富集可以增加海洋的初級生產(chǎn)力和有機(jī)碳的埋藏作用，生產(chǎn)這些有機(jī)碳的光合作用過程產(chǎn)生的氧氣，可能為埃迪卡拉紀(jì)復(fù)雜多細(xì)胞生命的出現(xiàn)和宏體動物的輻射鋪平了道路。（Nature Communications 2021, https://doi.org/10.1038/s41467-021-20975-1.）

玉門鞘蠊的分類地位

玉門鞘蠊科最早發(fā)現(xiàn)于甘肅酒泉盆地下白堊統(tǒng)，是當(dāng)今爭議最大的昆蟲化石類群之一。近期，研究者基于玉門鞘蠊屬模式種的模式標(biāo)本的產(chǎn)地、層位新采集了標(biāo)本，對屬模式種標(biāo)本進(jìn)行再研究，選取了72個特征和36個類群進(jìn)行細(xì)致的形態(tài)學(xué)研究和系統(tǒng)發(fā)育分析，提出玉門鞘蠊是網(wǎng)翅總目的一個特化的類群，與奇翅目近緣。該研究不僅解決了古昆蟲學(xué)上持續(xù)近50年的一個爭議，也揭示了玉門鞘蠊與原始甲蟲的相似性是趨同演化的結(jié)果。研究還發(fā)現(xiàn)，玉門鞘蠊雖然在早白堊世時期廣泛分布于地球上，但之后很快就走向滅絕，這很可能與裸子植物的衰退和多食亞目甲蟲的興起有關(guān)。玉門鞘蠊與奇翅目一樣，是網(wǎng)翅總目占據(jù)新的生態(tài)位的又一次失敗演化試驗。（Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.01.003.）

竊蛋龍的孵化行為

竊蛋龍類屬于獸腳類恐龍，生活在距今1.25億年到6600萬年前。過去雖然在蒙古國和我國內(nèi)蒙古戈壁地區(qū)曾發(fā)現(xiàn)伏在蛋巢上的竊蛋龍個體，但由于蛋巢里缺乏胚胎化石的保存，使得關(guān)于竊蛋龍是否具有孵卵行為長期以來存有爭議。我國江西贛州晚白堊世（7000萬年前）地層中新發(fā)現(xiàn)的伏在蛋窩上的竊蛋龍化石，其蛋化石內(nèi)還保存有胚胎骨骼化石。這是世界上首次發(fā)現(xiàn)成體、蛋窩和胚胎保存在一起。該竊蛋龍身長2米左右，骨骼切片顯示它死亡時至少有11歲，已達(dá)到個體成熟，但因為髓腔內(nèi)沒有保存髓質(zhì)骨，所以性別難以判斷。蛋窩含有至少24枚蛋，呈上中下三層排列。部分蛋的蛋殼破碎、暴露出7個胚胎，蛋窩內(nèi)含有正在發(fā)育的胚胎，因此排除了竊蛋龍在產(chǎn)卵時被埋藏的可能。 這些胚胎明顯處于不同的骨骼發(fā)育階段，說明竊蛋龍幼雛是在不同時間孵出。另外地球化學(xué)分析顯示，同一層內(nèi)不同的蛋所處的孵化溫度不同，從30℃到38℃不等。由此可見，竊蛋龍的體溫應(yīng)當(dāng)對蛋的孵化有促進(jìn)作用，并且已經(jīng)具備了異步孵化這種過去僅見于現(xiàn)生鳥類的孵化方式，改變了過去認(rèn)為竊蛋龍的生殖方式是處于恐龍到鳥類的過渡類型的認(rèn)識，證明恐龍的生殖方式遠(yuǎn)比之前所認(rèn)為的更為復(fù)雜，并不是一個簡單的、線性的演化方式。（Science Bulletin 2020, https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.12.018）

有頜脊椎動物早期演化的新框架

大多數(shù)脊椎動物，包括人類自身均屬于有頜類。現(xiàn)代有頜類包括軟骨魚類、硬骨魚類及后者登上陸地的后裔?，F(xiàn)代有頜類共同的身體藍(lán)圖及許多重要器官特征的起源，需要到一群被統(tǒng)稱為“盾皮魚類”的早期有頜魚類中尋找。布林達(dá)貝拉魚（Brindabellaspis stensioi）是一種中等體型的盾皮魚類，顯著特征為有一長而扁的吻部，生活在4億年前澳大利亞東部的志留紀(jì)陸表淺海礁區(qū)，被戲稱為“鴨嘴獸古魚”。其標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于1980年，保存精美的腦顱和腦腔展示了一些非常原始的特征，暗示著布林達(dá)貝拉魚的系統(tǒng)位置很可能接近整個有頜類起源的節(jié)點。近日研究者應(yīng)用高精度CT掃描數(shù)據(jù)，對在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的兩件新的、沒有進(jìn)行徹底酸蝕法清修的布林達(dá)貝拉魚頭部標(biāo)本進(jìn)行掃描和詳細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)：布林達(dá)貝拉魚內(nèi)耳結(jié)構(gòu)與之前所知的其他盾皮魚類內(nèi)耳十分不同，而與現(xiàn)代有頜類相似；它擁有發(fā)達(dá)的內(nèi)淋巴囊，其與內(nèi)耳前庭相連，同時又與外界相通，結(jié)構(gòu)特征與現(xiàn)代有頜類，特別是與軟骨魚類模式基本一致。這些新加入的數(shù)據(jù)對有頜脊椎動物早期演化框架進(jìn)行了沖擊。在新提出的假說中，盾皮魚類確實不能構(gòu)成一個單系或自然類群，不過，有頜類可能很早就分開形成兩個大的支系，其中一個單系類群包括了我們所知的大部分盾皮魚類，另一個支系包括了現(xiàn)代有頜類和與它們關(guān)系較近但仍為盾皮魚類形態(tài)的屬種。（Current Biology, 2021, 31: P1112-1118）

二疊紀(jì)末熱帶、溫帶分布的九峰吐魯番獸

近期，研究者在內(nèi)蒙古大青山地區(qū)二疊系腦包溝組發(fā)現(xiàn)了包括一個近乎完整的二齒獸類骨架在內(nèi)的五個個體，經(jīng)研究命名為一新種：九峰吐魯番獸（Turfanodon jiufengensis）。吐魯番獸是大型的二齒獸類，個體可以達(dá)到2米以上，目前已知最大頭骨長度超過60厘米。二疊紀(jì)四足動物中，吐魯番獸是目前唯一被確認(rèn)既分布在新疆又分布在華北的物種，表明鍋底坑組與腦包溝組時代大致相當(dāng)。綜合對比認(rèn)為腦包溝組時代大致為距今255-252百萬年。此前還沒有發(fā)現(xiàn)既在熱帶又在溫帶分布的二齒獸類屬，而吐魯番獸是第一個。（PeerJ,2021, https://peerj.com/articles/10854/）