胚胎化石实验埋藏学研究

Some phosphatized and silicified spherical fossils from the Ediacaran Doushantuo Formation and Early Cambrian Kuanchuanpu Formation have been classified as possible metazoan embryo fossils. With their intact three-dimensional preservation, as well as near-perfect sequence of embryonic development, those fossils provide rare empirical evidence for the study of origination, classification, lineage evolutionary and developmental biology of early metazoa. The study of embryonic fossils has become one of the fastest developing discipline in the past 20 years. However, with further research, the biological classification of majority Cambrian embryo remain uncertain; whileas, the authenticity and biological attribution of the unusually preserved embryos in the Neoproterozoic Doushantuo Formation still in heated controversy. The taphonomic experiments on modern embryos may bring a ray of hope to those these problems. This study attempts to discuss their presevational potential in various stages such as decomposition and bury by taphonomic experiments on embryos of several extant organisms; to explore similarities and differences in morphology, structure and texture between embryos in experimental stage and those of the Doushantuo and Early Cambrian; The preservational potential and morphological changes in the phosphatized taphonomic experiment of embryos.

陕南早寒武世灯影组宽川铺段和埃迪卡拉系陡山沱组中产有磷酸盐化和硅化的球状化石, 其中的一些已被归入可能的后生动物胚胎化石，由于具完好的三维保存方式以及近乎完美的胚胎发育序列, 为早期后生动物的起源、分类、谱系演化以及发育生物学提供了不可多得的实证材料, 引起学术界的广泛重视。胚胎化石研究已成为近20年来发展起来的一门新兴学科。然而随着研究的深入, 多数寒武纪胚胎的生物学分类位置不定; 而数量异常巨大、又有独自的保存方式的晚元古代陡山沱组胚胎的真伪和生物学归属, 更是争议未消。现代胚胎的实验埋藏学研究可能会这些问题的解决带来一线曙光。本项研究试图通过对几类现生生物胚胎的实验埋藏学研究，讨论其在腐解、埋藏各阶段保存潜力；探讨胚胎在实验埋藏阶段形态、结构变化与陡山沱期及早寒武世胚胎化石的异同；磷酸盐化埋藏实验过程中胚胎的保存潜力及形态结构变化。

通过模拟不同自然及特异埋藏条件下（有氧、无氧、微生物种群，重金属等）现代鱼卵、虾卵等在腐解及矿化（磷酸盐化、硅化）作用下影响，卵体所发生的一系列变化，以期为磷酸盐化和硅酸盐化特异保存化石库对比研究提供重要的佐证，为埃迪卡拉纪和早寒武世球形化石的生物属性研究提供重要的参考。鱼卵腐解实验表明在大多数情况下，卵体大部分结构和耐腐解组织类型（卵壁）10天之内20oC下分解。特异埋藏条件下，卵体不发生破裂至少可以保存40天以上，并可在多菌及微生物的环境下保存。有无氧气对卵体保存液PH变化影响较大，部分保存液呈现明显的PH梯度变化。有可能存在PH阈值：PH值变化与卵体破裂呈明显正相关关系（p<0.05）。实验中存在无菌条件下的自溶情况。所有保存下来个体均保存其立体形态，但是强度及柔韧度差异很大。矿化实验表明：鱼卵可以在实验条件下快速磷酸盐化和硅化，并完整的保存胚胎形态。同时发现，无论样品是否成功磷酸盐化或硅化，不同保存条件下，胚胎的形态大小有明显差异。虾卵的模拟实验表明胚胎在腐烂降解过程中，其早期的保存潜力对化石的形成起到了重要作用。处于休眠期的卵，其新陈代谢和生命活动很慢，甚至处于停滞状态，可以保存很久而不发生任何变化，因此，其保存成化石的可能性也很大。处于分裂期的胚胎，在环境改变时，会停滞发育或者短时间内死亡。分裂早期的胚胎比分裂程度高的胚胎，抵御环境突然改变的能力较强。分裂早期，胚胎分裂和分化程度很低，因此可以暂停发育，或者在停滞发育后到死亡的时间持续较长。从实验中常温（20℃-28℃）状态下所得到的数据，可以看到孵化时间越长，即分裂和发育程度越高的虾卵，在腐解过程中发生萎缩、溶解、变色现象的时间越早，发生变化的数量也越多，保存的时间越短。上述研究可能部分解释了埃迪卡拉纪为什么存在大量未分裂及分裂早期胚胎化石，但缺乏囊胚期及胚胎发育后期的化石。