前寒武纪生物起源时间的化石和分子钟研究

时间尺度的确定，对于估计生物有机体的分子和形态改变的速率，以及建立大进化和生物古地理学模式都有非常必要的，传统的化石记录和新兴的分子钟研究，是可以提供生物谱系起源和分支时间的两种手段，占整个地球生命历史七分之六的前寒武纪，是地球及地球上生命演化的重要时期，对前寒武纪相当繁荣的微生物的起源时间和后生动物各门类的分支演化时间的研究，一直存在着很大的争议，本文在总结化石记录和分子钟研究结果时发现，由分子钟研究得出的早期微生物的起源时间明显晚于化石记录，而在后生动物分支演化时间的估算上却早于化石资料。本文试图从两种方法自身的特点来探讨这种分支演化时间的重大差别。     

麻黄属的起源时间讨论

利用分子钟对麻黄属起源时间的估测和基于带有生殖特征的大化石标定的最小起源时间有很大的差距,分子钟估测麻黄属起源于古近纪的渐新世,而大化石则标定麻黄属起源不晚于早白垩世巴列姆期.麻黄属化石和分子钟结果之间的冲突至少有三种不同的解释:即古近纪瓶颈、古老支系缓慢绝灭和频繁的基因交流减缓了分子进化速率.本文的分析表明古老支系缓...     

分子生物学技术在生物演化研究中的应用

生物演化一直是生物学和地质学研究的热点问题，研究关键是生物的起源时间和系统演化关系，对于我们探讨地质史上生物活动和其生存环境的相互关系非常重要。对生物演化的研究早期主要集中在形态学方面，即对化石和现存物种的外在形态及解剖学研究。但很多物种的化石记录并不完整，许多生物的形态特征差异不显著，或形态差异的可塑性很大，给研究各生物门类的起源和进化带来了很大的困难。现代分子生物学的迅速发展，使得利用生物分子结构的比较研究来推测生物的起源及系统演化成为可能，不但填补了化石记录的空白，弥补了形态学研究的不足，还可以与传统方法得出的结论相互验证，为认识生物演化历程提供了新的途径。但这种探讨系统演化关系的分子生物学方法本身还不完善，对它的可靠性也有不少争议。目前应用分子生物学技术的生物演化研究主要有以下两方面。     

中国辽宁中华侏罗兽的发现代表早期哺乳动物演化的一个新里程碑

真兽类哺乳动物是现代最为丰富多彩的哺乳动物类群,其起源和早期演化是国际科学界高度关注的科学问题之一。中国辽宁中侏罗世髫髻山组产出的中华侏罗兽是目前世界上发现的最古老的真兽类哺乳动物,代表了早期哺乳动物演化的一个新里程碑。研究表明,中华侏罗兽的发现将以前国际上的白垩纪化石记录提前了3500万年,填补了早期哺乳动物演化的化石记录间隔,帮助校正了现代基于DNA方法研究的哺乳动物演化历史,并与基于DNA方法测定的真兽类哺乳动物起源时间的研究结果相吻合,为哺乳动物演化历史建立了以化石为标准点的新标尺。中华侏罗兽的精确年龄有助于确定真兽类哺乳动物与其它哺乳动物,如后兽亚纲(它们的后代包括有袋类,如袋鼠)和单孔类(如鸭嘴兽),分异发展的时间。     

二纺蛛总科（蜘蛛目：新蛛下目）蜘蛛化石研究进展

二纺蛛总科包括5个现生科、5个化石科以及一些科级位置未定的化石物种,是蜘蛛目中较为古老的一个类群。目前已知最早的二纺蛛总科化石记录可以追溯到早侏罗世,但分子系统发育研究推测其起源时间为二叠纪。二纺蛛总科蜘蛛在中生代最为繁盛,化石物种相对较多,是蜘蛛化石类群的重要组成部分。而现生二纺蛛总科蜘蛛十分稀少,且主要分布在热带和亚热带地区。近年来的系统发育研究认为二纺蛛总科可能是复杂生殖器类的姐妹群,是蜘蛛演化研究的关键类群。因此,本文对二纺蛛总科分类系统的研究历史进行了回顾,总结了二纺蛛总科化石类群在不同地质历史时期的组成和分布,统计了二纺蛛总科蜘蛛化石的名录。目前,二纺蛛总科蜘蛛化石分类研究基础薄弱,部分化石类群的系统位置存疑,二纺蛛总科内部系统发育关系尚不清晰。在将来的研究中,需要利用多种技术手段获取化石材料的形态学信息,打好分类学基础;结合化石类群和现生类群进行系统发育分析;进而联系古地理、古生态、生物学行为等研究,全方位分析二纺蛛总科的自然演化历史。     

二纺蛛总科（蜘蛛目：新蛛下目）蜘蛛化石研究进展

二纺蛛总科包括5个现生科、5个化石科以及一些科级位置未定的化石物种,是蜘蛛目中较为古老的一个类群。目前已知最早的二纺蛛总科化石记录可以追溯到早侏罗世,但分子系统发育研究推测其起源时间为二叠纪。二纺蛛总科蜘蛛在中生代最为繁盛,化石物种相对较多,是蜘蛛化石类群的重要组成部分。而现生二纺蛛总科蜘蛛十分稀少,且主要分布在热带和亚热带地区。近年来的系统发育研究认为二纺蛛总科可能是复杂生殖器类的姐妹群,是蜘蛛演化研究的关键类群。因此,本文对二纺蛛总科分类系统的研究历史进行了回顾,总结了二纺蛛总科化石类群在不同地质历史时期的组成和分布,统计了二纺蛛总科蜘蛛化石的名录。目前,二纺蛛总科蜘蛛化石分类研究基础薄弱,部分化石类群的系统位置存疑,二纺蛛总科内部系统发育关系尚不清晰。在将来的研究中,需要利用多种技术手段获取化石材料的形态学信息,打好分类学基础;结合化石类群和现生类群进行系统发育分析;进而联系古地理、古生态、生物学行为等研究,全方位分析二纺蛛总科的自然演化历史。     

河北夏家沟震旦纪页岩中可提取有机质的研究

前寒武纪占了地球地质历史的八分之七,其地层中有机质的研究,是一个十分重要的领域。它主要包括两个方面的意义:一方面在于追踪地球早期历史的生物演化,企图为了解地球上生命起源和早期生命的特点提供信息;另外在于对前寒武纪、特别是晚前寒武纪地层中石油的兴趣。六十年代,G. Eglinton和M. Calvin提出了“化学化石”的概念。“化学化石”也叫做分子化石或“地球化学化石”。     

蛇绿岩中蛇纹石化作用,分子氢和前生命/生命有机质—寻觅过去生命证据

<正>生命起源/演化是重大而又最具争议的科学问题。寻找地球和地球外生命起源/演化痕迹是现代科学久远和必然的追求目标。面临的核心挑战是寻找和鉴别生命残存有机质。为此,需要评估生命环境的可居性,前生命支撑环境对有机体残骸,特别是大有机分子的保存性。在极为稀少的早期生命记录中寻求答案需要:1寻找可保存生物学信息的时间和空间场所;2研究可最大限度保存原始有机质的岩石类型及其矿物学组合;3鉴别复杂有机分子的非生物/或生物成因特征;4防止和鉴别人为和近代生物质的污染。地球最     

开展华北地台古元古代早期微古植物群与真核生物研究

深入开展古元古代早期 (2 5 0 0～ 180 0Ma)微古植物化石研究 ,查清其产出层位、种属组成、组合特征、时空分布规律等 ,在古元古代晚期长城系层位之下建立一个目前世界上时代最老、层位最低的真核生物的微古植物化石组合 ,这是在国内外该时期生物地层学研究中一个全新的课题和极待解决的问题。通过比较形态学、分子古生物学和古生态学研究 ,查清微古植物群中真核生物的生物学属性 ,追索真核生物产出的最低层位 ,探索真核生物的起源 ,为探讨地球早期生命演化提供直接的化石证据。开展古元古代早期微古植物群研究和探讨真核生物的起源 ,不但具有地层划分与对比的实际价值 ,而且在生物学研究上具有重大的理论意义     

光合作用的起源:一个引人入胜的重大科学命题

光合作用的起源是一个非常古老的事件,对这个事件的证据,包括基本生物学过程的开启和发展之类的问题,如地球早期光合作用生物的属性以及光合作用生物如何获取光合作用装置等,可能已经消失在时间的长河之中;因此,光合作用起源就成为一个引人入胜的重大科学命题。尽管如此,地质学、生物地球化学、比较生物化学和分子进化分析,为光合作用起源及其复杂的进化历史,提供一些新认识和新线索,主要涉及到以下3个方面:(1)光合作用生命的起源;(2)光合作用装置的起源;(3)光合作用催化剂的起源。追索科学家们对这一重大科学命题的持续研究与艰苦努力,以及所取得的一些重要而且富有智慧的认识,将为今后的深入研究提供一些重要的思考途径和研究线索。同时,追逐光合作用起源的研究进展,对于深入了解早期地球复杂的圈层耦合过程也具有重要意义。这些作用过程主要包括:(1)从不生氧光合作用到生氧光合作用的转变;(2)大气圈与生物圈之间复杂的相互作用和协同进化;(3)生氧光合作用起源与进化所造成的、从一个缺氧的大气圈到今天含氧大气圈的复杂演变过程;(4)大气圈和水圈的渐进氧化作用对地球表面环境以及生命的起源和发育所造成的一个长时间影响;(5)早期地球表层古地理面貌的成型等。更为重要的是,对光合作用起源的地质学尤其是沉积学思考所得出的一些重要认识,尽管不是结论,但是拓宽了沉积学的研究范畴,开阔了沉积学家的研究视眼,同时也成为一个多学科协同作战的范例。     

近代分支系统学的回顾与展望

本文简要介绍分支学近２０年的存在和发展。生物系统学界对求得树系所用方法的讨论由于分支学的出现而变得活跃。广泛的辩论促进了系统学方法的严谨化。分支学已被越来越多的生物系统学家所接受。近年分支学界讨论的内容包括化石在系统学中的作用，简约法则的应用，衡量树系的统计方法，以及如何将分子与形态数据结合等问题。     

The evolution of modern corals and their early history

Scleractinians are a group of calcified anthozoan corals, many of which populate shallow-water tropical to subtropical reefs. Most of these corals calcify rapidly and their success on reefs is related to a symbiotic association with zooxanthellae. These one-celled algal symbionts live in the endodermal tissues of their coral host and are thought responsible for promoting rapid calcification. The evolutionary significance of this symbiosis and the implications it holds for explaining the success of corals is of paramount importance. Scleractinia stands out as one of the few orders of calcified metazoans that arose in Triassic time, long after a greater proliferation of calcified metazoan orders in the Paleozoic. The origin of this coral group, so important in reefs of today, has remained an unsolved problem in paleontology. The idea that Scleractinia evolved from older Paleozoic rugose corals that somehow survived the Permian mass extinction persists among some schools of thought. Paleozoic scleractiniamorphs also have been presented as possible ancestors. The paleontological record shows the first appearance of fossils currently classified within the order Scleractinia to be in the Middle Triassic. These earliest Scleractinia provide a picture of unexpectedly robust taxonomic diversity and high colony integration. Results from molecular biology support a polyphyletic evolution for living Scleractinia and the molecular clock, calibrated against the fossil record, suggests that two major groups of ancestors could extend back to late Paleozoic time. The idea that Scleractinia were derived from soft-bodied, “anemone-like” ancestors that survived the Permian mass extinction, has become a widely considered hypothesis. The 14-million year Mesozoic coral gap stands as a fundamental obstacle to verification of many of these ideas. However, this obstacle is not a barrier for derivation of scleractinians from anemone-like, soft-bodied ancestors. The hypothesis of the ephemeral, “naked coral”, presents the greatest potential for solution of the enigma of the origin of scleractinians. It states that different groups of soft-bodied, unrelated “anemone-like” anthozoans gave rise to various calcified scleractinian-like corals through aragonitic biomineralization. Although there is evidence for this phenomenon being more universal in the mid-Triassic interval, following a lengthy Early Triassic post-extinction perturbation, it appears to have occurred at least three other times prior to this interval. This idea suggests that, because of ephemeral characteristics, the skeleton does not represent a clade of zoantharian evolution but instead represents a grade of organization. In the fossil record, skeletons may have appeared and disappeared at different times as some clades reverted to soft-bodied existence and these phenomena could account for notable gaps in the taxonomic and fossil record. A fuller understanding and possible solution to the problem of the origin of modern corals may be forthcoming. However, it will require synthesis of diverse kinds of data and an integration of findings from paleobiology, stratigraphy, molecular biology, carbonate geochemistry, biochemistry and invertebrate physiology.     

八臂仙母虫(Eoandromeda octobrachiata)与早期动物演化

独特的八辐射动物化石——八臂仙母虫(Eoandromeda octobrachiata)新记录被推断为原始的栉水母动物,在华南震旦系陡山沱组和南澳大利亚伊迪卡拉生物群产地均有发现,不仅为相关地层的国际对比架起了桥梁,而且将栉水母动物的最早化石记录推前了大约30Ma,并可能重塑动物系统树,原始的性状特征(如:栉板、栉板带、管状辐射臂、中央环带和八辐射螺旋对称性等)可以把栉水母动物定位在动物系统树更为原始的位置上,使我国后生动物起源和早期演化研究再次获得突破性进展,为破解早期动物演化之谜提供了化石方面的新证据,也与分子生物学研究的最新成果基本吻合。     

贵州瓮安磷矿新元古代微体生物化石

发现于新元古代陡山沱期的瓮安生物群是一个重要的化石生物群。它的大部分化石保存了较完好的细胞结构、组织分化特征和其他微细构造 ,经描述的属种超过 5 0个。初步研究揭示出地球早期生命漫长的进化过程 ,在距今 6亿年前就已经出现了许多高级后生生物。对瓮安生物群的深入研究将有助于进一步了解早期生命的起源和演化过程。     

Holocene and Lateglacial summer temperature reconstruction in the Swiss Alps based on fossil assemblages of aquatic organisms: a review

The taxonomic composition of chironomid, cladoceran and diatom assemblages in small lakes in the Alpine region shows a strong relationship with summer temperature. Since fossils of all three organism groups preserve well and remain identifiable in lake sediments, summer temperature transfer-functions can be developed based on the modern distribution of these organisms and applied to fossil records to reconstruct past summer temperature variability. We provide a summary of the chironomid-, cladoceran- and diatom-based transfer functions available from the Swiss Alps and discuss the potential problem of co-variation between summer temperature and lake nutrient conditions for transfer-function development. Whereas the diatom-based summer temperature transfer function remains to be evaluated in down-core reconstructions, the cladoceran- and chironomid-based transfer functions have been used successfully to produce summer temperature records on Lateglacial and Holocene time scales that are in good agreement with other temperature reconstructions in the Alps. Major problems that can be encountered when using fossil assemblages of aquatic organisms for temperature reconstruction in the Alpine region are biases in the inferred temperatures associated with human impact on lakes and parameters other than temperature affecting the fossil assemblages. A multi-proxy approach to palaeoenvironmental reconstruction is recommended to keep a close control on past catchment and within-lake processes during the time interval of interest.     

Climate change in Lake Baikal: diatom evidence in an area of continuous sedimentation

The presence of inhomogeneous sedimentation is acknowledged as being an important problem in palaeolimnological studies. Sediment records can be disturbed by erosional and redepositional events, which redeposit microfossils within a basin and may then lead to misinterpretations of fossil diatom assemblages. This study uses a combination of sedimentological tools, magnetic susceptibility measurements and high-resolution diatom analysis to show that a sediment core, BAIK80, taken in 345 m water depth from a shoulder region in the North Basin of Lake Baikal, is free of disturbances. Our results confirm that the sediment record is consistent and continuous for the uppermost sediment. Consequently, the fossil diatom data can be used to establish a continuous record of past climate variability over approximately the past 1300 years. Distinct changes occur in downcore abundances of endemic taxa Aulacoseira baicalensis and Cyclotella minuta, and principal components analysis (PCA) indicates a gradual transformation of taxa over the past 1300 years. These changes are likely to be related to climate, although definite links still have to be established. Received: 15 December 1998 / Accepted: 13 September 1999     

简述羽毛化石颜色研究

化石羽毛颜色特征对探讨带毛恐龙和早期鸟类的起源及其生活习性有着重要的意义。本文论述了现生羽毛成色机制和化石羽毛颜色复原的相关研究进展,认为化石羽毛结构色的恢复是羽毛化石研究工作的一大难点。结构色在现生羽毛中具有重要地位,并且与羽毛结构演化有着密切的关系,因此在无法确定化石羽毛精细结构的情况下,对处于演化早期阶段的羽毛化石,仅通过化学色素来复原其颜色具有较高的合理性。     

柏科扁柏属(Chamaecyparis，Cupressaceae)的生物地理演化历史

现生扁柏属(Chamaecyparis)植物仅有5个种零星分布在北美东西部、日本和我国台湾地区,其现代分布区形成的原因一直是植物学家关注的问题。以往的研究利用现代分子生物学方法或化石记录对该属的分布区演化进行过一些探讨,但尚有争议。本文结合扁柏属最新的化石证据以及现代分子生物学的研究结果,对其生物地理演化历史进行了详细的分析。化石证据显示,地史时期该属种类较现在丰富,自早白垩世以来广泛地分布在北半球的中高纬度地区。根据化石记录推测扁柏属植物很可能在早白垩世起源于东亚地区,晚白垩世时已通过白令陆桥传播至北美西部并进一步传播至北美高纬度地区,北美东部目前尚缺少化石记录,该区域的扁柏植物可能是从欧洲或者北美高纬度地区迁徙而来。欧洲扁柏可能在渐新世由北美通过北大西洋陆桥传播而来,或从东亚地区传播而来。新近纪气候持续变冷以及受第四纪冰期的影响,使扁柏属在欧洲、亚洲中西部以及北美中部局部灭绝,东亚大陆的种不断向南迁移至日本岛和台湾岛,最后在亚洲大陆消失,最终形成了该属在北美东西部、日本和台湾局限分布的地理格局。     

Late Miocene Pods and Leaves of Albizzia (Leguminosae: Mimosoideae)from Yunnan, SW China and Their Phytogeographic Implications

Albizzia is a leguminous genus belonging to the subfamily Mimosoideae with approximately150 modern species,widely distributed in the tropical and subtropical regions of Asia,Africa,Australia and America.Among them,17 species are mainly distributed in southern and southwestern China.Abundant fossils of the subfamily Mimosoideae,including leaves,pods,flowers and wood,have been reported from the Cretaceous and Paleogene strata of the Northern Hemisphere.However,Neogene records of Mimosoideae are relatively scarce.In this study,fossil pods and leaves belonging to the genus Albizzia from the Bangmai Formation of Yunnan,China were described.They were assigned to three species,including Albizzia scalpelliformis Guo,Li and Xie Emended,Albizzia cf.kalkora(Roxb.) Prain and Albizzia sp.The occurrence of Albizzia fossils from Lincang not only gives important information on the Neogene plant diversity from Yunnan—a worldwide famous biological hotspot—but also provides additional evidence for its phytogeographic history.