1亿年前动物怎么“造娃”? 琥珀中巨型精子告诉你答案

编辑时间:2020-09-23 12:00:16 作者:黑帽廉颇

动物最早的精子是什么?为什么动物在几亿年的时间内保持相同的交配方式?为什么看似小的家伙有巨大的精子 ?

9月16日,中国科学院南京地质与古生物研究所的一次特别新闻发布会揭示了1亿年前类有性生殖行为的奥秘。

兽脚类是具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物,通常大小约为1毫米 。有成千上万的成年纲。尽管它的体积很小且尺寸不大,但它的生命力和适应性却非常强大。而且,它已经在地球上生活了将近5亿年,比人类更长。许多。

2017年,中国科学院南京地质与古生物研究所从缅甸获得了一块琥珀化石,使用高分辨率显微断层扫描技术(micro-CT)研究了琥珀化成软体动物的白垩纪兽类化石标本 。1亿年前就存在一种发现 ,即成年动物使用巨大的精子进行有性生殖的发现。这一结果使已知的最早的动物精子记录提高了至少5000万年。相关结果已于9月16日作为封面文章在线发表在《皇家学会B系列论文集》上 。

精子的长度是身体的三分之一

在装有浅绿色水的量杯中 ,一些白色的“点”在水草之间来回游动。“这些是活的兽脚类动物。我在充满雨水的托盘中在室外发现了它们。”中国科学院南京地质与古生物学研究所现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队的王鹤博士告诉记者,生物分类学中的类兽类是一类。根据王国,门,纲,纲,科,属和种的分类,类的家族非常大,有成千上万种类。

2017年 ,王鹤博士和研究所研究员王波发现了一种独特的琥珀化石,在透明琥珀中有一些黑点。经过协商,他们将这种琥珀化石带回了工厂  ,并在显微镜下对其进行了观察 ,发现这些小的黑点是兽脚类动物。

“在海洋和陆地沉积岩石中,叶绿体很普遍,但是琥珀化石却非常稀少。这是第二个已知的发现 ,但是另一个却不能保留兽脚类动物的软体。”王贺告诉《科学技术日报》记者 ,琥珀重0.676克,长17.5毫米,宽13.5毫米,厚4毫米。总共保存了39个龙骨化石标本。被捕食者的个体长0.59毫米,最小0.24毫米。

与德国和英国研究人员合作后   ,他们使用微型CT分析了11个标本。通过将近一年的高精度3D图像重建,他们可以很好地恢复这些成龙的壳和软体。功能包括附属物,抓取器,Zenk(精子泵)器官,半尿,精囊,卵和巨大精子 。

“微型CT的优势在于可以在不破坏化石的情况下获得完整的三维成像,这对于研究这种微小的化石尤其重要。”王鹤说。

通过微型CT,研究人员看到了一个不可思议的场景:这些白垩纪具有巨大精子的被子足长200微米 ,即0.2毫米 ,是其体长的1/3。您知道,人类精子的长度只有20微米 。

“这个比例是惊人的 。你可以想象如果人类的精子是其高度的1/3会是什么样。”王鹤说,更重要的是,这些精子创造了动物界最早的精子纪录。以前 ,它是在南极发现的具有5000万年历史的无核小精子化石 。

兽脚类动物通常生活在水体中 ,它们存在于淡盐水中。

恢复后,该琥珀化石中的兽脚类动物生活在海边的泻湖中 ,该泻湖被红树林覆盖 。它们属于三个不同的分类单元,包含从童年到成年的相对完整的发育序列。

一天,一大滴口香糖掉落在湖边的浅滩上 ,这些成虫被包裹在里面,无法动弹 。它们的外壳和柔软的身体被完全保留  。

“大多数的兽类化石只具有钙化的壳,通常很难保存其柔软的部分(附件和身体等)。但是,这些柔软的结构通常可以提供许多重要的古生物学信息,例如生殖行为。”王鹤说,所以科学家只知道成虫存在于数亿年前,但他们不知道它们如何生活和繁殖。

通过对化石的功能形态学分析和现存的成虫的形态和生态学观察 ,研究人员发现化石中的成虫具有相同的grip爪,器官(精子泵),半阴茎,精囊 ,巨精等。

他们研究说 ,在一亿年前,当成年雌性纲进行性繁殖时 ,雄性通过钩形抓手抓住雌性并将阴茎伸入雌性。在交配过程中 ,雄性会通过Zengker的器官(精子泵)将巨大的精子送入雌性 。此过程需要数十分钟。

巨大的精子进入雌体后,将其储存在精囊中 ,然后精子变得活跃并与卵结合,完成受精过程。

“在雌性成龙中 ,精囊中有许多巨大的精子,像一团糟一样纠缠在一起,但雄性一次只能射出一个精子  。至于哪个精子可以与卵子结合,则可能是随机的 ,也可能是雌性的。的选择 。”王鹤介绍。

这项化石研究表明,至少在白垩纪中期,已经形成了与现代成龙有性繁殖有关的生殖器官(例如握持器官和增科的器官),并且其形态特征未发生变化 。年份。它进一步表明,这种成年纲动物使用巨大的精子进行有性生殖已有一亿年前。

“我们相信,这种涉及巨大精子的复杂生殖行为提高了成年鱼类交配的成功率,并促进了中生代晚期非海洋成年鱼类的辐射演化。这种行为在几亿年来一直没有改变。有性生殖是停滞进化的重要例子 。”王鹤对记者说。

研究龙骨化石有助于重建古代环境

rac骨化石不仅具有重要的生物地层学意义 ,而且在油气勘探中必不可少它是化石的一种,在古代环境重建和生物进化研究中也起着重要作用。

在地质和古生物学研究中,类,花粉,有孔虫 ,放射虫等都称为微化石,只有在显微镜的帮助下才能看到。

微化石可以被称为搜索地球资源的“金钥匙”。科学家可以通过研究微化石来解决勘探和寻找能源的地层问题 。

石油 ,天然气,煤炭和页岩气都与古生物学密切相关 。大量动植物死亡后,可以将它们埋在地层中以形成能量。

在地下7000米处钻取岩心时,成本非常高,而且样品很少 。大型生物化石很难找到。只有这些微小的微化石才能在核心中找到能量的线索。

由于地层中有大量的微化石 ,它们具有很强的指示作用,可以帮助科学家确定地层的年龄并寻找矿物资源,例如石油和天然气 。

专家们不仅在显微镜下观察微化石,而且还用红外线照射这些昆虫并进行CT扫描,以期恢复其微米级的形态特征,因为这对中国的能源经济非常重要。依靠这些不起眼的小化石,我们可能会发现大量的石油,天然气,煤炭和页岩气宝藏 。

“例如,我们这次发现的成龙属于白垩纪 。如果地质勘探部门在钻井过程中发现了成龙,那么我们就知道上下地层的大致年龄。我国大庆油田的产油层属于白垩纪。”他介绍了。

每个生物都有自己独特的生活习惯和分布规则。基于此以及相关的岩性数据,可以推断出形成地层单元时的水环境和气候条件,这反过来又将控制地层的形成和分布 。,从而也控制了烃源岩和储集岩的形成和分布。

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