古蛋白质比古DNA具有更高的保存潜力,因此蛋白质组学研究可以帮助阐明一些超出古DNA研究领域的灭绝生物群体的生物学特征.迄今为止最古老的多肽发现于中国西北地区晚中新世临夏盆地的鸵鸟蛋壳化石中,是与蛋壳矿化相关的蛋白质struthiocalcin(SCA-1)的一部分.前人认为SCA-1在蛋壳中均匀分布,并因其与方解石晶体结合的特性而得以在地质历史中长时间保存.本次对同一鸵鸟蛋壳化石进行了组织学、扫描电子显微镜和拉曼光谱分析,发现蛋壳内侧锥体层的晶核含有部分磷灰石,其他部位则完全由方解石构成;这些晶核部分应当是在成岩作用过程中经历了磷酸盐化.在对该化石蛋壳样品脱钙处理后,其锥体层晶核部分存在残留物,呈现网络状纤维结构,其位置和形态与现生鸵鸟蛋壳中脱钙后残留的有机质相似.结果表明,该化石蛋壳中的古多肽可能集中保存在锥体层晶核处,而非在整个蛋壳中均匀分布.磷酸盐化可能是另一个有利于有机物长期保存的埋藏过程.临夏盆地的古气候和埋藏环境可能为该古蛋白分子的保存提供了有利的条件.建议在未来研究中进行更深入的组织化学和矿物学分析,以进一步了解该盆地有机质和古蛋白的保存机制.

陕南西乡张家沟剖面寒武系下部统宽川铺组发现了大量特异埋藏化石,这些珍贵化石为三维磷酸盐化精美保存,在探索早期生命起源与演化方面意义重大,也是早寒武世前三叶虫时代生物地层对比的重要依据.本文主要对其中一类保存有软躯体的特异埋藏Olivooides multisulcatus Qian,1977进行描记,该类化石1977年曾在陕西宁强宽川铺生物群首次报道,与本文描记的化石类型相同,产地不同,因而具有地层对比意义.根据在西乡生物群发现的新材料,与Olivooides multisulcatus进行特征对比,对属征及种内变异特征进行了补充.

埃迪卡拉纪-寒武纪转换时期动物的起源、演化和“寒武纪大爆发”一直是国际古生物学界研究的热点问题,其中寒武纪早期小壳化石群与埃迪卡拉纪化石群和寒武纪早期澄江化石库之间的内在关系是古生物学界研究的难题,其主要原因是寒武纪早期与小壳化石群伴生的宏体动、植物化石的缺乏.发现于峡东地区的寒武纪早期岩家河生物群填补了这一缺失环节,该生物群包含宏体动物、宏观藻类、小壳化石、球形化石(可能的胚胎化石)、微古植物和蓝菌类等化石,部分宏体化石显示了从埃迪卡拉纪向寒武纪过渡色彩.化石保存方式有碳质膜、黄铁矿化、磷酸盐化、硅化.因此对岩家河生物群生物多样性和埋藏学进行综合研究,将可提供纽芬兰世(梅树村期)碳酸盐台地—碳酸盐台地内部的局部凹陷盆地相的一个较完整的生物景观图,对探索“寒武纪大爆发主幕”前夕生物的辐射、演化模式及保存机制具有重要的科学意义.

以宽川铺生物群中获取的磷酸盐化立体保存的胚胎化石为研究材料,对胚胎化石表面超微结构和内部解剖结构进行观察并对比分析.结果显示,大部分胚胎化石表面被一单层光滑卵膜结构所包裹,卵膜之下胚胎形态多样;刺状结构位于卵膜之下,为原生质胚胎分泌而成的保护层,出现在不同大小和不同类型的胚胎中.结果表明:1)单一依靠胚胎大小或者表面结构不能作为胚胎的分类依据;2)与现生海葵等动物胚胎表面微绒毛相似,Olivooides表面刺状结构可能具有保护胚胎和生态扩散的功能;3)带刺Olivooides很可能发育成为动物演化早期最简单的带刺幼虫形式,是动物间接发育的证据.

激光共聚焦显微技术是一种以激光作为激发光源,通过特殊装置“针孔”来过滤离焦光线以提高光学分辨率和对比度的光学成像技术.由于大部分化石不能自发荧光,该技术在古生物学领域尚未实现大范围的应用.但若围岩能自发荧光而与化石之间具有一定衬度,或化石因含特殊成分能在特定波段激光照射下自发荧光而产生结构衬度,则可以运用激光共聚焦显微技术获得在普通光学显微镜及荧光显微镜下难以清晰观察到的信息.为推动激光共聚焦技术在古生物学领域中的应用,文中系统介绍了该技术的原理与使用方法,并以埃迪卡拉纪磷酸盐化特异埋藏的瓮安生物群微体化石为例,展示了该技术在化石成像中的若干优势.实验结果表明,瓮安生物群微体化石因富含磷灰石可自发荧光实现成像,使用激光共聚焦显微成像技术观察瓮安生物群化石薄片不仅可以获得较好衬度,而且还能提高成像的分辨率和清晰度.此外,在化石薄片的厚度范围内还可以实现化石结构三维重建.

埃迪卡拉纪晚期高家山生物群的多门类骨骼化石组合, 在后生动物起源及早期生命演化方面具有极其重要的意义.在对高家山生物群中的研究中, 新发现了大量的磷酸盐化球状化石, 包括单体球类、二分球类及三分球类等.这些磷酸盐化球状化石在形态结构方面与"瓮安生物群"、"宽川铺生物群"中报道的球状化石有着一定的相似性.高家山生物群中球状化石新材料的发现不仅丰富了高家山生物群的多样性, 为早期生命演化提供了可靠的材料, 也揭示了前寒武纪-寒武纪生物之间可能存在着一定的连续性.

我国陕南寒武纪初期的宽川铺组(距今大约535百万年)以盛产磷酸盐化的微体小壳化石和球状动物胚胎化石而闻名于世,是探索早期动物门类起源和寒武纪生命大爆发研究中的一个非常重要的窗口.在宽川铺组中寻找微体化石新类型主要依赖显微镜下人工挑选的传统方法日趋低效,迫切需要新的技术手段来解决这些问题.而微体化石数量庞大,大小接近,形态简单,非常适合于采用机器学习的手段进行人工智能分类.我们在宽川铺组微体化石中尝试使用机器学习的手段来进行化石图像识别和机器分拣.采用方向梯度直方图来提取化石图像的主要向量特征,并设计了二叉树型多分类识别器进行化石数字分类.目前处理了5 000多张微体化石照片的人工智能识别,已经取得了较高的准确率.

小壳化石壳体成分的鉴定对于揭露寒武纪早期小壳动物群的演化具有重要意义.本文通过岩石薄片观察,分析了川南马边老河坝磷矿区麦地坪组中不同岩性管状化石壳体成分特征.结果显示,不同围岩中管状化石壳体成分不同:围岩为磷块岩,管状化石中间层保存成分以胶磷矿为主,夹白云石晶体;围岩为白云岩,管状化石中间层保存成分以胶磷矿为主;而围岩为灰岩,管状化石的中间层保存成分以胶磷矿或方解石为主.后期磷酸盐化作用改造明显:壳体内部碳酸盐矿物被胶磷矿或微晶质石英交代、磷质壳内部被白云石或隐晶质燧石交代现象发育,其中以碳酸盐矿物被胶磷矿交代的现象居多;部分管状化石的壳体出现模糊的多圈层结构和壳体增厚的现象;壳体内部填充的胶磷矿在围岩中普遍出现.壳体保存成分与围岩性质密切相关,研究区内保存的管状化石壳体成分绝大部分经历了磷酸盐化作用.

埃迪卡拉纪(震旦纪)是早期多细胞生物起源与辐射的重要地质时期,磷酸盐化保存的微体化石则是研究该时期生命演化的重要窗口.目前对我国扬子地台埃迪卡拉系陡山沱组磷酸盐化微体化石的研究主要集中于贵州瓮安等地,其他地区的研究偏少.本次研究报道了保存于湖北保康白竹磷矿埃迪卡拉系陡山沱组磷块岩的微体化石.这些微体化石以三维磷酸盐化形式保存,种类丰富,共计14属21种,包括大型带刺疑源类Asteroca psoides sp.,Dicros pinas phaera sp.,Knollisphaeridium sp.,Mengeosphaera chadianensis,Tanarium conoideum,T.digitiforme,T.pilosiusculum,Tianzhushania sp.;球状化石Megasphaera inornata;球状蓝藻Archaeophycus yunnanensis,丝状蓝藻Cyanonema majus,Obruchevella minor,Salome sp.,Si phonoph ycus septatum,S.robustum,S.typicum,S.kestron;以及多细胞藻类Gremi ph yca corymbiata,Thalloph yca ramosa,Wengania exquisita,W.globosa.这些微体化石的发现,进一步丰富了白竹磷矿陡山沱组的化石组合,为华南扬子地台陡山沱组的生物地层对比提供了新的材料.

Phosphatocopida是一类微小的双瓣壳甲壳动物,与冠群类甲壳动物互为姐妹群.本文报道了湘西王村化石库寒武系芙蓉统排碧阶新层位中磷酸盐化立体保存的微体甲壳动物的研究进展,描述了Phosphatocopida化石1种(Vestrogothia bispinata)和2个未定种(Hesslandona sp.,Vestrogothia sp.).