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Pocket Science - 21亿年前的化石,以及与剑齿虎摔跤

探索加蓬化石,这是可追溯到21亿年前的多细胞生命的最初痕迹。它们能改变我们对生命的理解吗?

作者:Ed Yong
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加蓬化石是多细胞生命的最初痕迹……还是? 这些不起眼的化石可能是地球上已知最古老、由多个细胞(如动植物)组成而非仅由一个细胞(如细菌)组成 的复杂生命的早期例子。它们由普瓦捷大学的Abderrazak El Albani在加蓬发现,距今约21亿年。它们在这个年龄段被保存得极为详细。它们的长度为厘米级,El Albani认为它们可能是迄今为止发现的最古老的多细胞生物。如果他说的没错,它们比之前的纪录保持者要早5亿年。El Albani领导着一个由21名科学家组成的团队, painstaking 分析了这些化石。它们的立体结构带有放射状裂口、锯齿状边缘和复杂折叠的中心。对团队来说,这些复杂的图案表明这些化石并非简单的岩石构造。相反,它们是曾经生长通过不同细胞之间协调信号的生物的遗迹。化石也富含矿物质黄铁矿,这是分解细菌的产物;这同样表明它们曾经是活的。在它们还活着的时候,地球是一个截然不同的地方。大气中的氧气含量很低,有毒的温室气体混合物笼罩着空气。即便如此,情况也在好转。“大氧化事件”正在进行中,大约在30万年前由微小的细菌引发。这些微生物 将氧气泵入周围空气 作为光合作用的废物,使大气中的气体得以丰富,从而改变了地球的命运。这些上升的氧气水平可能是促使多细胞生物得以生存的诱因。没有氧气,它们就无法长到足够大的尺寸。当然,也有可能这些化石仅仅是复杂的细菌菌落,而不是真正的多细胞生物。El Albani不排除这种可能性,但同样,化石复杂的立体形状与简单的细菌席子的想法不太吻合。它们还含有称为 甾烷 的化学物质,这些物质常常预示着复杂 真核细胞 的存在。但布里斯托大学的Philip Donoghue,尽管对这些化石印象深刻,但他认为我们还不能排除细菌的想法。例如,甾烷可能从周围岩石迁移到化石中。有些科学家甚至不相信加蓬化石曾经是活的。研究多细胞生命起源的 Bruce Runnegar 说:“很难说这是一个异常复杂的[非生命]结构,是由单个微生物组成的特征,还是原始多细胞生命的证据。”化石的一些形状——例如波浪状表面和放射状裂口——在不同流体混合时有时会看到。“波浪状的表面很奇特,但还不足以让我确信这些结构是‘多细胞生命的古老代表’,”他说。参考:Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature09166

阅读有关这些化石的更多信息,包括几位其他科学家的观点,在Nature News

以及对为什么我们可以肯定地说加蓬化石是21亿年前的 Highly Allochthonous 网站上的出色解释。

剑齿虎用强壮的前腿猎食猎物剑齿虎 的骨骼来看,它的主要武器似乎显而易见。但尽管巨大的犬齿令人印象深刻,它们只是其武器库的一部分。其粗壮的体格和结实的前腿同样重要。加州大学洛杉矶分校的Julie Meachen-Samuels和Blaire van Valkenburgh研究了最著名的剑齿虎 Smilodon fatalis(它们不是老虎)的骨骼。利用史密森尼学会的数字X光机,两人发现其肱骨(肩关节到肘关节之间的骨头)通过特别厚的骨骼得到加固。其外壳,或称为皮质,比任何其他现存猫科动物的皮质都厚。在结实程度上,它甚至超过了同样灭绝但体型大得多的 美洲狮。额外的加固使得Smilodon的前腿极难折断、弯曲或压缩。这些结实的四肢还有用于附着该猫相对较大的肌肉的扩张点。后腿虽然仍然较厚,但仍在其他猫科动物正常变化的范围内。这项新研究与现代对Smilodon作为一种以与现代猫科动物截然不同的方式捕猎的狡猾杀手的描绘非常吻合。它结合了摔跤手和刺客的元素,用强壮的前腿将大型猎物摔倒在地,然后用著名的牙齿致命一击将其迅速杀死。现代猫科动物通过窒息咬喉咙的方式缓慢致死。但Smilodon不可能这样做。其 头骨和牙齿出奇地弱,在漫长的搏斗中可能会断裂。取而代之的是,在猎物已经被制服后,它们可能被用来对颈部血管进行尖锐而致命的一击。这种特化使它能够对付非常大的猎物,但也可能是它的灭亡原因。当大型哺乳动物在最后一个冰河时代灭绝时,Smilodon压倒性的战术对于体型更小、更敏捷的猎物也无济于事。

参考:PLoS ONE待确认;图片由Dantheman

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