化 石

“植物庞贝城”的种子植物姊妹类群

种子植物是一类具有维管组织且能够用种子繁殖的植物，一般认为是由蕨类植物经前裸子植物演化而来。瓢叶目包括20余属50余种，是常见于煤系地层的一组古老植物类群，主要生活在3.23亿到2.52亿年前，在二叠纪末大灭绝事件中消失。瓢叶目是华夏植物群的特色和代表类群之一，也是石炭—二叠纪植物群中最常见，但研究最薄弱的一组植物。在大约3亿年前，内蒙古乌海的“植物庞贝城”是赤道低纬度热带雨林地区的广阔沼泽平原，因当时的一场规模巨大的火山喷发事件被火山灰埋葬封存，大量植物化石被完好地保存到今天。新物种“乌海拟齿叶”（Paratingia wuhaia）整个树冠得以保存，兼具繁殖果穗、叶子外观形态及内部结构。它的发现证明，瓢叶目属于裸子植物，其与种子植物的亲缘关系比与蕨类植物更密切。这个认识明确了瓢叶目的植物学分类位置，足以改写古植物学教科书；同时表明华夏植物群可能起源于我国的泥盆纪植物群，而非原先认识的起源于石炭纪欧美植物群。（PNAS 2021, 118：e2013442118.）

发光甲虫的早期演化

生物发光现象广泛地存在于各类生物中。在陆生动物中，能进行生物发光的物种大多都属于鞘翅目昆虫（俗称甲虫），而其中又以叩甲总科（萤火虫及其近亲）的物种最多。在萤类分支中，除最基部的华光叩甲科外，萤科、光萤科与雌光萤科的物种身体均较为柔软，部分类群的雌性还具有幼态持续现象，但也正因此使得这一类群的物种很难被保存成为化石。近期，研究者在白垩纪中期缅甸琥珀（约1亿年前）中发现了一枚保存较完好的阿扎白垩光萤（Cretophengodes azari）雄性标本。白垩光萤的触角具12节，呈双栉状，与现生的光萤科相似，推测属于光萤科与雌光萤科进化枝的基干类群。其第1—3节可见腹板上具有一个浅色明亮区域，可解释为它的发光器官。在白垩纪，软躯体叩甲的潜在捕食者（包括蚂蚁、青蛙、早期鸟类等）发生了快速分化，研究人员推测，白垩光萤中的发光器官或许与抵御这些捕食者有关。（Proceedings of the Royal Society B 2021, 20202730）

最早的陆生真菌状化石

真菌和植物、动物是统治着当今陆地生态系统的三大主要多细胞生物类群，但是相对于植物和动物而言，真菌常常被人们所忽视。有些真菌在繁殖阶段时能以“子实体”的形式长出地面，这也就是人们所熟知的蘑菇。生物登上陆地是生命演化史上的一次重要转折，真菌在这一登陆过程中扮演着非常重要的角色。它能充当岩石和矿物发生生物风化时的重要媒介，或分解动植物遗体、遗物中的有机质供植物循环利用，或与大多数陆生植物的根系形成共生的菌根系统以助植物吸收养分，或与绿藻及蓝细菌形成地衣体以开拓荒境。真菌是何时开始登陆的？近期，研究者在贵州瓮安地区埃迪卡拉纪陡山沱组距今约6.35亿年前的地层中首次发现了黄铁矿化的真菌状微体化石，代表了当时已经占据由地表水溶蚀形成的喀斯特孔洞环境的最早的真菌类生物，此发现比此前公认的苏格兰莱尼燧石中的记录还要早2亿多年。据推测，由真菌引导的生物风化，有可能在“雪球地球”事件结束后不久就开始在磷元素的富集过程中起到了关键作用，而磷元素的富集可以增加海洋的初级生产力和有机碳的埋藏作用，生产这些有机碳的光合作用过程产生的氧气，可能为埃迪卡拉纪复杂多细胞生命的出现和宏体动物的辐射铺平了道路。（Nature Communications 2021, https://doi.org/10.1038/s41467-021-20975-1.）

玉门鞘蠊的分类地位

玉门鞘蠊科最早发现于甘肃酒泉盆地下白垩统，是当今争议最大的昆虫化石类群之一。近期，研究者基于玉门鞘蠊属模式种的模式标本的产地、层位新采集了标本，对属模式种标本进行再研究，选取了72个特征和36个类群进行细致的形态学研究和系统发育分析，提出玉门鞘蠊是网翅总目的一个特化的类群，与奇翅目近缘。该研究不仅解决了古昆虫学上持续近50年的一个争议，也揭示了玉门鞘蠊与原始甲虫的相似性是趋同演化的结果。研究还发现，玉门鞘蠊虽然在早白垩世时期广泛分布于地球上，但之后很快就走向灭绝，这很可能与裸子植物的衰退和多食亚目甲虫的兴起有关。玉门鞘蠊与奇翅目一样，是网翅总目占据新的生态位的又一次失败演化试验。（Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.01.003.）

窃蛋龙的孵化行为

窃蛋龙类属于兽脚类恐龙，生活在距今1.25亿年到6600万年前。过去虽然在蒙古国和我国内蒙古戈壁地区曾发现伏在蛋巢上的窃蛋龙个体，但由于蛋巢里缺乏胚胎化石的保存，使得关于窃蛋龙是否具有孵卵行为长期以来存有争议。我国江西赣州晚白垩世（7000万年前）地层中新发现的伏在蛋窝上的窃蛋龙化石，其蛋化石内还保存有胚胎骨骼化石。这是世界上首次发现成体、蛋窝和胚胎保存在一起。该窃蛋龙身长2米左右，骨骼切片显示它死亡时至少有11岁，已达到个体成熟，但因为髓腔内没有保存髓质骨，所以性别难以判断。蛋窝含有至少24枚蛋，呈上中下三层排列。部分蛋的蛋壳破碎、暴露出7个胚胎，蛋窝内含有正在发育的胚胎，因此排除了窃蛋龙在产卵时被埋藏的可能。 这些胚胎明显处于不同的骨骼发育阶段，说明窃蛋龙幼雏是在不同时间孵出。另外地球化学分析显示，同一层内不同的蛋所处的孵化温度不同，从30℃到38℃不等。由此可见，窃蛋龙的体温应当对蛋的孵化有促进作用，并且已经具备了异步孵化这种过去仅见于现生鸟类的孵化方式，改变了过去认为窃蛋龙的生殖方式是处于恐龙到鸟类的过渡类型的认识，证明恐龙的生殖方式远比之前所认为的更为复杂，并不是一个简单的、线性的演化方式。（Science Bulletin 2020, https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.12.018）

有颌脊椎动物早期演化的新框架

大多数脊椎动物，包括人类自身均属于有颌类。现代有颌类包括软骨鱼类、硬骨鱼类及后者登上陆地的后裔。现代有颌类共同的身体蓝图及许多重要器官特征的起源，需要到一群被统称为“盾皮鱼类”的早期有颌鱼类中寻找。布林达贝拉鱼（Brindabellaspis stensioi）是一种中等体型的盾皮鱼类，显著特征为有一长而扁的吻部，生活在4亿年前澳大利亚东部的志留纪陆表浅海礁区，被戏称为“鸭嘴兽古鱼”。其标本发现于1980年，保存精美的脑颅和脑腔展示了一些非常原始的特征，暗示着布林达贝拉鱼的系统位置很可能接近整个有颌类起源的节点。近日研究者应用高精度CT扫描数据，对在澳大利亚发现的两件新的、没有进行彻底酸蚀法清修的布林达贝拉鱼头部标本进行扫描和详细研究后发现：布林达贝拉鱼内耳结构与之前所知的其他盾皮鱼类内耳十分不同，而与现代有颌类相似；它拥有发达的内淋巴囊，其与内耳前庭相连，同时又与外界相通，结构特征与现代有颌类，特别是与软骨鱼类模式基本一致。这些新加入的数据对有颌脊椎动物早期演化框架进行了冲击。在新提出的假说中，盾皮鱼类确实不能构成一个单系或自然类群，不过，有颌类可能很早就分开形成两个大的支系，其中一个单系类群包括了我们所知的大部分盾皮鱼类，另一个支系包括了现代有颌类和与它们关系较近但仍为盾皮鱼类形态的属种。（Current Biology, 2021, 31: P1112-1118）

二叠纪末热带、温带分布的九峰吐鲁番兽

近期，研究者在内蒙古大青山地区二叠系脑包沟组发现了包括一个近乎完整的二齿兽类骨架在内的五个个体，经研究命名为一新种：九峰吐鲁番兽（Turfanodon jiufengensis）。吐鲁番兽是大型的二齿兽类，个体可以达到2米以上，目前已知最大头骨长度超过60厘米。二叠纪四足动物中，吐鲁番兽是目前唯一被确认既分布在新疆又分布在华北的物种，表明锅底坑组与脑包沟组时代大致相当。综合对比认为脑包沟组时代大致为距今255-252百万年。此前还没有发现既在热带又在温带分布的二齿兽类属，而吐鲁番兽是第一个。（PeerJ,2021, https://peerj.com/articles/10854/）