Sci. Adv.：科学家用“分子钟”揭示动物起源

地刊速览 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-11-17 08:55

主要观点总结

本文探讨了地球生命演化史中动物的起源和多样化，通过整合化石证据和分子钟分析方法，为动物起源和早期多样化提供了更精确的时间框架。研究以基因组数据为基础构建了系统发育树，并仔细审查了埃迪卡拉纪的化石记录。结果表明后生动物起源于埃迪卡拉纪早期，真后生动物起源于埃迪卡拉纪中期，两侧对称动物起源于埃迪卡拉纪晚期。这些发现加深了我们对于早期动物演化历史的理解。

关键观点总结

关键观点1: 动物起源和早期演化的研究背景和意义

确定动物起源和早期演化的具体时间对于理解地球生命史和动物演化的驱动因素至关重要。

关键观点2: 化石证据与分子钟分析的关系

传统化石证据表明动物在寒武纪早期经历了“寒武纪大爆发”，而分子钟分析通常将动物起源追溯到更早的时期。本研究通过整合这两种方法，为我们提供了更精确的时间框架。

关键观点3: 埃迪卡拉纪化石记录的重要性

研究人员仔细审查了埃迪卡拉纪的化石记录，并根据最新的地质年代学和化石证据修订了关键的化石校准点，以估计后生动物主要类群的起源时间。

关键观点4: 研究的主要结果

后生动物起源于埃迪卡拉纪早期，真后生动物起源于埃迪卡拉纪中期，两侧对称动物起源于埃迪卡拉纪晚期。这些结果与化石记录更加吻合。

关键观点5: 研究的价值和影响

这项研究为我们提供了关于动物起源和早期多样化的更精确的时间框架，并加深了我们对于早期动物演化历史的理解。

正文

地球生命演化史中，动物的出现和多样化是一个重要的里程碑。确定动物起源和早期演化的具体时间，对于理解地球生命史和动物演化的驱动因素至关重要。传统的化石证据表明，动物在寒武纪（Cambrian）早期经历了“寒武纪大爆发”，出现了大量的动物门类。然而，分子钟分析的结果却与化石记录存在差异，通常将动物起源追溯到更早的时期，这引发了科学界的广泛讨论。 分子钟 （Molecular Clock）是指的是基因或蛋白质序列随时间以相对恒定的速率发生突变的现象。就像一个以稳定速度滴答作响的时钟一样，这种恒定的突变速率可以用来估计不同物种之间或不同谱系之间分化的时间。 分子钟 也需要校准，就像我们需要用标准时间来校准我们的手表一样。而校准“基因时钟”的重要工具就是“化石”（Fossil）。

本研究以现有的基因组数据为基础，构建了反映不同后生动物系统发育关系的系统发育树。研究人员仔细审查了埃迪卡拉纪的化石记录，并根据最新的地质年代学和化石证据，修订了关键的化石校准点（Fossil calibrations），以估计后生动物主要类群的起源时间。 后生动物 （Metazoa）是除原生动物外所有其他动物的总称，它几乎涵盖了我们日常生活中所见的所有动物，从微小的昆虫到巨大的鲸鱼，都属于后生动物。

结果表明，后生动物起源于埃迪卡拉纪早期（约5.93亿到6.13亿年前），真后生动物（Eumetazoa，包括所有具有真正组织的动物）起源于埃迪卡拉纪中期，而两侧对称动物（Bilateria，具有左右对称的身体结构）起源于埃迪卡拉纪晚期。许多动物门类则起源于埃迪卡拉纪-寒武纪之交或完全在寒武纪时期。这些结果与化石记录更加吻合，也与海洋氧化作用的时间相符。

这项研究通过整合最新的化石证据和分子钟分析方法，为我们提供了关于动物起源和早期多样化的更精确的时间框架，加深了我们对早期动物演化历史的理解。

参考文献 ： Emily Carlisle et al. , Ediacaran origin and Ediacaran-Cambrian diversification of Metazoa. Sci. Adv. 10, eadp7161 (2024). DOI:10.1126/sciadv.adp7161

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