新元古代瓮安生物群化石微结构保存机制的研究

中国前寒武纪瓮安生物群保存了古老的多细胞动植物化石,是探索生命起源,早期生命发育演化奥秘的一个宝库.磷酸盐化使得细胞结构乃至亚细胞结构能够保存下来.但是，关于化石微结构的解释却一直存在争议.有些微结构到底是成岩作用的结果，还是来自对生物构造的交代作用，都还存在疑问.微结构的解释对于确定化石的种属归宿及亲缘关系至关重要.对于微结构的观察，以往的研究主要依靠传统的光学显微镜和扫描电镜,并且以细胞和亚细胞水平的研究为主.然而,对于有些构造，传统的方法还是不能够对其成因作出判断.因此，需要引入新的研究方法和手段.通过几年来对瓮安生物群化石的观察，我们发现激光共聚焦显微镜和原子力显微镜都是观察化石微结构的有力工具.原子力显微镜分辨率高,可以直接观测样品；激光共聚焦显微镜则能对样品进行断层扫描，并且能够三维成像.本项目将利用原子力显微镜和激光共聚焦显微镜作为主要观察手段,探究瓮安化石微结构形成的机制.

经过三年的研究,我们基本完成了本项目的主要研究内容,并且在埃迪卡拉纪都山沱组磷酸盐化石微结构的埋藏保存研究上取得了突破性进展.首先,我们确定了利用激光共聚焦显微镜观察磷酸盐化石结构取得成功,发现了磷酸盐化石发光的分子基础是磷酸盐晶体无机物,而并非为先前科学家报道的有机质发光为主.磷酸盐结晶的荧光强度远远高于有机质发光强度,因此该确定为主要荧光来源,这为利用激光共聚焦显微镜研究微体化石奠定了分子基础.我们经过研究大量的疑似动物胚胎化石和植物化石,发现动植物在埋藏保存过程中是有不同机制的;植物是以细胞壁为主要的成岩载体,依靠细胞壁保存其形态,内部结构多半不能保存.而动物是细胞膜为主要的成岩载体,细胞膜表面迅速结晶导致内部构成封闭的结构,这样内部结构能够在厌氧环境下保存,减少了腐烂过程.同时我们还发现了原生动物的化石标本,发现其保存同动物胚胎有相似之处.以大面积的膜结构得以保存. 另外,我们还发现菌藻席也是保存细胞结构的主要方式.菌藻席表面的一层膜状结构能够帮助内部有机体的保存. 此外,我们还发展了利用原子力显微镜来观察微体化石的方法,这样就可以观察纳米级别的化石结构.这些研究,为陡山沱化石的埋藏保存机制提供了重要的线索,也为化石的鉴定打下基础.