左图卵裂晚期的胚胎, 其表面保存着(卵)裂球的边缘。c. 具有卵黄组织的环状体节的胚胎。d. 破裂的晚期阶段胚胎显示(表面)体节的分节延伸到内部。e. 晚期阶段胚胎,具有尾部和6个有钩的末端刺。f. 头(在上方)尾(在下方)并列的晚期阶段胚胎。相对比例尺(在图的左上角: 白色):(a) 58μm;(b) 104 μm;(c) 92 μm; (d) 27 μm;(e) 80 μm;(f) 88 μm.
右图:模式标本的口部区域。a. 口锥的细节;b. 侧视;c. 口部线条图;d. 胚胎展开的重建图(分节约130节,长度超过3mm)。‘s’表示吻突的位置,‘*’表示口部近末端的区域,成岩胶结使其模糊。‘†’表示被表面镀层变模糊的区域。
最早的两侧对称动物胚胎: 董熙平教授等在寒武纪化石胚胎研究取得重要进展,最新一期《Nature》发表其研究成果
2004年1月15日最新一期《Nature》杂志上刊登了北京大学地球与空间科学学院董熙平教授、生命科学学院程红教授、地空学院刘建波副教授与英国布里斯托尔大学地球科学系Philip Donoghue博士有关寒武纪化石胚胎研究的科研论文。
海生无脊椎动物胚胎在化石记录中非常罕见。董熙平教授等报道的我国湖南寒武纪(5亿年以前)的三维海生无脊椎动物胚胎化石保存精美,包括了从卵裂阶段到孵化前各个阶段的胚胎。这些珍贵的胚胎化石赋含有重要的生物学信息。
他们通过对这些化石胚胎的研究,揭示了最早的两侧对称动物胚胎Markuelia*是一种有分节的蠕虫,是现生的具吻突的翻吻动物(曳鳃动物门、动吻动物门和兜甲动物门)的祖先类群。
利用胚胎化石可以恢复生物的个体发育历史和生物类群的演化历史。他们的研究发现这种两侧对称动物是直接由胚胎发育为成虫(即直接发育),而不存在现生类群生活史中自由游泳的幼虫阶段(即间接发育),表明直接发育可能是动物演化过程中的原始特征,而间接发育可能是衍生特征。这一研究成果对现代多种动物进化理论提出新的课题和思考。
同期《Nature》中,瑞典Uppsala大学地球科学系GRAHAM E. BUDD对董熙平教授等人成果做了专题评论:“古生物学:寒武纪丢失的孩子们”认为,该研究使科学家看到“在寒武纪发现有完整生命周期的动物化石的预言将不再是空想,而将祖先和现生动物生活史直接进行比较研究也将变为可能。”
推动北京大学研究人员在高水平期刊发表论文是学校的重要政策之一。近年来,有一批北京大学作者在Nature,Science, Nature Review Genetics, Nature Cell Biology, JAMA(美国医学会会志),Physical Review Letters,JACS(美国化学会会志)等一流期刊发表论文。
董熙平教授等人是在非常困难的研究条件下从事工作。自1999年初他们开始这方面课题起,已经过5年的艰苦努力,弃而不舍,表现出对科学的执着追求精神。这个学院里有一批具有这种精神的研究人员,如2003年发表的Nature论文的北大高克勤也是地球与空间科学学院的教授。
*Makuelia是一种胚胎化石,原产于西伯利亚Tommotian阶(距今5.38亿年),其时代比云南早寒武世澄江生物群更早。