2022年度中国古生物学十大进展在南京发布

具体进展内容包括：

进展一、志留纪化石库揭示早期有颌脊椎动物崛起与多样性

主要完成单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、曲靖师范学院自然历史文化研究中心

主要完成人；朱敏、安爵辅、朱幼安、盖志琨、李强

进展亮点介绍：

1．经过长年野外考察，发现了世界上独一无二保存大量志留纪早期（兰多维列世）有颌类的两个化石库。

2.首次揭示了志留纪有颌类的完整面貌等过去完全未知的信息，填补了“从鱼到人”演化史上缺失的最初始环节。

3.团队4篇研究论文以封面形式同期发表在国际期刊《自然》（Nature）杂志上，引起广泛关注，被称为“鱼类的黎明”。

科学意义：

有颌类的崛起代表了“从鱼到人”演化史上的一次极为关键的跃升。分子钟推断的有颌类起源时间与其最早化石记录之间约3000万年的巨大空白，使得这一跃升长期笼罩在迷雾之中。在我国志留纪早期（兰多维列世）地层中发现的保存大量有颌类的两个化石库，将完整保存的有颌类化石的最早记录前推了约1100万年，展示了4.4亿年前鱼类的身体构型、牙齿发育等过去完全未知的信息，大大填补了“从鱼到人”演化的关键跃升环节。相关4篇论文以封面形式同期发表在Nature杂志上，引起广泛关注。

2022年9月28日Nature杂志封面，显示五条来自中国志留纪早期地层的鱼类。（拟石科技制作）

进展二、古基因组揭示新疆五千年来人群的形成历史

主要完成单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、新疆维吾尔自治区文物考古研究所、中国社会科学院考古研究所

主要完成人；付巧妹、Ethan Andrew Bennet、刘逸宸、阮秋荣、郭物

进展亮点介绍：

1.我国最大规模的系统性古基因组研究，通过201例核基因组直接呈现新疆5,000年来人群的遗传连续性与动态融合历史。
2.新疆人群自青铜时代早期就显示多种文化人群成分融合的特征，铁器时代以来东亚成分比例和多样性显著增加。
3.表型研究首次发现新疆古人群主要是深棕色或黑色头发与棕色眼睛；铁器时代少数个体眼睛和发色较浅。

科学意义：

新疆作为欧亚多元文化和人群交流的重要枢纽，其人群形成历史是广大学者关注的焦点并提出已有诸多假说，鉴于考古证据的复杂性，分子演化研究成为厘清该区域历史的关键手段。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所主导的合作团队展开了迄今我国最大规模的系统性古基因组研究，用201例古基因组重建了新疆人群五千年来动态演化历史，为厘清新疆人群来源和形成过程提供了重要证据。此外，研究首次针对新疆人群展开表型研究，揭示了新疆不同古人群的发色、肤色和眼睛颜色，为探讨交汇区域人群的复杂性状和演化过程开辟新思路。相关成果作为亮点论文发表在《科学》（Science）杂志上。

新疆人群的主成分分析图

进展三、超微结构揭示云南虫具有原始脊椎动物咽部骨骼

主要完成单位：南京大学、中国科学院南京地质古生物研究所

主要完成人；田庆羿、姜宝玉、赵方臣、曾晗、朱茂炎

进展亮点介绍：

1.云南虫鳃弓上细胞软骨的发现，支持其与脊椎动物的亲缘关系，填补了从无脊椎动物到脊椎动物演化的重要缺环。

2.七对软骨质鳃弓在腹背两端被成对的水平软骨连接，组成了一个篮状的支撑结构，代表了最原始的咽颅。

3.云南虫的研究再一次展示了澄江动物群化石具有微纳尺度精细生物学结构的惊人保存潜力。

科学意义：

在地球生命演化历程中，脊椎动物的起源演化是最为壮丽的篇章之一。该成果利用多种先进的实验技术手段，对一批云南虫化石的鳃弓进行结构分析，发现微纳尺度的特异性软骨结构——叠盘状细胞结构和蛋白微原纤维构造，清楚展示了脊椎动物远祖特征——原始篮状咽颅结构的化石证据。云南虫作为现生脊椎动物最原始的近亲，其原始咽颅的发现为脊椎动物起源和早期演化提供了关键证据，为无脊椎动物到脊椎动物演化填补了重要的演化缺环，对脊椎动物颌及其他关键特征演化的探索产生了深远影响。

云南虫标本，化石体长3.9厘米（赵方臣 供图）

进展四、皱囊虫是早期蜕皮动物，而不是最早的后口动物

主要完成单位：长安大学、中国科学院南京地质古生物研究所、弗吉利亚理工大学（美国）、布里斯托尔大学（英国）、山东科技大学

主要完成人；刘云焕、张华侨、肖书海、Philip C. J. Donoghue、Michael Steiner

进展亮点介绍：

1，皱囊虫是生活在5.35亿年前的蜕皮动物，它有囊形的身体，身体上发育大量具刺骨板，有口无肛。

2，蜕皮动物的最晚共同祖先不一定是一条细长的蠕虫，也有可能是一只囊形的虫子。

3，皱囊虫不是最早的后口动物，后口动物化石首次出现仍然是在5.18亿年前的澄江生物群。

科学意义：

环神经动物具有蠕形的身体，而泛节肢动物的身体在蠕形的基础上增加了两侧对称的附肢。因此传统认为蜕皮动物（环神经动物+泛节肢动物）具有蠕形的体构，蜕皮动物的最晚共同祖先也应该具有蠕形的体构。本研究证实了具有囊形体构的皱囊虫（约5.35亿年前）是蜕皮动物，揭示了囊形的体构在蜕皮动物祖先类型中出现，从而为蜕皮动物体构起源的研究提供了更多的可能。另外，本研究证实了皱囊虫不是最早的后口动物，后口动物亚界化石的首现时间仍应在约5.18亿年前（澄江生物群）。

皱囊虫的复原图（杨定华绘）和系统位置图。A，前视；B，左侧视；C，后视；D，皱囊虫为蜕皮动物全群

进展五、性选择促进长颈鹿类头颈部特异性演化

主要完成单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、美国纽约自然历史博物馆

主要完成人；王世骐、孟津、邓涛 叶捷、Loïc Costeur

进展亮点介绍：

1．证实了雄性性别竞争行为是长颈鹿脖子伸长的第一驱动力，扩充了达尔文的自然选择理论对长颈鹿脖子伸长的解释。

2.发现了脊椎动物演化历史中最适应头对头碰撞的动物——獬豸盘角鹿，证明新疆北部是早期长颈鹿类的演化中心之一。

科学意义：

早期长颈鹿獬豸盘角鹿（Discokeryx xiezhi）头颈部特异性演化研究，为现生长颈鹿如何演化出超长的颈部这一进化生物学的旗帜性论题提供了关键的诠释。研究表明，雄性长颈鹿类在争夺配偶的斗争中，具有利用颈部控制头部进行激烈斗争的行为，不同的斗争方式强烈塑造了颈部的形态演化。因此，长颈鹿脖子伸长，其目的可能不是为了吃到高处的树叶，而是在利用头颈部打击对手，在性别竞争中获得优势地位。该研究为从性选择的角度解释长颈鹿长脖子的演化提供了全新的视角，有力地扩充了达尔文用自然选择解释长颈鹿长脖子演化的传统观点。

獬豸盘角鹿头骨与颈椎化石（左上）；以及獬豸盘角鹿（下）和长颈鹿（右上）雄性求偶斗争复原（王宇、郭肖聪绘）

进展六、四万年前东亚现代人的颜料加工和创新性复合工具使用

主要完成单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、河北省文物考古研究院、中国科学院地质与地球物理研究所

主要完成人；杨石霞、王法岗、邓成龙、葛俊逸、赵克良

进展亮点介绍：

1.科研团队在泥河湾下马碑遗址发现了我国乃至东亚地区目前已知最早的颜料加工和细小石器装柄使用证据。

2.研究工作生动再现了4万年前东亚人的生活场景，获得了对东亚现代人行为演化和适应的突破性认识。

科学意义：

现代人起源与演化是人类学领域备受关注的学术热点。通过综合应用多学科交叉研究方法，该论文全面解析并重建了华北泥河湾盆地下马碑遗址4万年前人类加工颜料和革新生产工具的生动画面，突破了以往“东亚现代人行为出现滞后”的传统认识，拓展了全球视野下关于现代人群行为复杂化的解读。研究成果有力地说明，东亚现代人复杂的文化演进过程与欧亚大陆西部人群的技术和文化发展同步而非滞后，反映了局地的多样化“文化与技术革新”。

图2下马碑遗址出土颜料加工遗存（A）和镶嵌使用的细小石器（B）. A:a.野外出土颜料加工遗迹及遗物；b加工工具及染色区；c较大赤铁矿碎块（表面擦痕明显）；d较小赤铁矿碎块；B:1.残留骨柄的细节；2.残留植物纤维，可能与捆绑有关；3.刃缘腹面；4-7.不同放大倍数的削木头痕迹。

进展七、中生代昆虫关键生态行为的演化

主要完成单位：中国科学院南京地质古生物研究所、沈阳师范大学

主要完成人；王博、许春鹏、张前旗

进展亮点介绍：

1．从广西贺州地区1.8亿年前的化石中，发现了迄今最古老的昆虫婚飞行为记录。

2．重建了中生代蝈蝈声音的演化历史，复原了恐龙时代森林中的‘交响乐’。

科学意义：

中科院南京地质古生物研究所王博研究员带领的研究团队对中生代昆虫的集群婚飞、声学通讯等关键生态行为开展了系统研究。命名了广西下侏罗统的“西湾生物群”，从中报道了最古老的昆虫资源脉冲现象；揭示了中生代螽斯的声学行为演化过程，为昆虫和早期哺乳动物的声学共演化假说提供了关键证据，也为还原中生代声学景观提供了新信息；梳理并总结昆虫在中生代重要的生态辐射事件，初步揭示了昆虫关键生态行为的演化历史，以及昆虫在深时陆地生态系统中所扮演的角色。

侏罗纪蝈蝈的生态复原图

进展八、世界首例老虎古基因组

主要完成单位：中国地质大学（武汉）

主要完成人；赖旭龙、盛桂莲、胡家铭、Michael V. Westbury、王春雪

进展亮点介绍：

1.获得世界首例古代（超43,500年）老虎线粒体基因组及部分核基因组数据；

2.发现了一个不同于任何现生老虎、此前未知且现已灭绝的老虎遗传支系；

3.丰富了单凭现生老虎遗传数据无法揭示的老虎演化历史。

科学意义：

中国地质大学（武汉）赖旭龙研究团队与丹麦哥本哈根大学、吉林大学专家团队合作，于2022年7月27日在《英国皇家学会会刊》（Proceedings B）发表了世界首例老虎古基因组研究成果。该研究对产自吉林大安溶洞的一块距今超过43500年的古代老虎（简称“大安虎”）下颌骨化石，运用古DNA实验技术获取了其完整线粒体基因组及部分核基因组信息。基于大安虎与现生老虎遗传成分的对比分析，发现大安虎属于此前未知且现已绝灭的遗传支系，该支系与现生老虎的祖先在约26.8万年前就已分道扬镳。首例古代老虎基因组研究使得绝灭的老虎支系重见天日，为系统全面地探究老虎的演化历史提供了不可替代的分子依据。

吉林通化大安溶洞发掘的虎化石

进展九、大气二氧化碳含量变化揭秘二叠纪末生物大灭绝机制

主要完成单位：北京大学

主要完成人；沈佳恒

进展亮点介绍：

1.定量恢复了二叠纪末生物大灭绝时期的大气二氧化碳含量和海洋初级生产群落。

2.精细展示了二叠纪末生物大灭绝时期，生命与气候环境之间的演化；揭示了两幕生物灭绝的不同机制。

科学意义：

由北京大学沈佳恒研究员带领的研究团队在《自然—地球科学》（Nature Geoscience）杂志刊发长文，报道了关于温室气候背景下二叠纪末生物大灭绝机制的研究成果。研究通过测定远古叶绿素的单体碳/氮同位素，重建了该时期大气二氧化碳含量和海洋初级生产力群落结构的演化；并结合模型展示了该时期生命过程与气候环境之间的共演化，揭示了两幕生物灭绝的不同机制——第一幕是海洋富营养化、缺氧导致栖息地丧失的灭绝，而第二幕是极热气候、高碳酸血症和食物网崩溃的灭绝。该研究调和了过去不同灭绝机制之间的矛盾，同时也有助于解释为什么二叠纪末生物大灭绝是地球历史生物灭绝之最。

远古叶绿素的单体碳和氮同位素重建的二叠纪末生物大灭绝时期大气二氧化碳含量及古海洋初级生产力群落结构的演化（沈佳恒 供图）

并列进展十、晚古生代冰室气候下的全球变暖及海洋缺氧

主要完成单位：中国科学院

南京地质古生物研究所、南京大学、美国加州大学戴维斯分校

主要完成人；陈吉涛、王向东、Isabel P. Montañez

进展亮点介绍：

1.三亿年前冰室气候下发生巨量碳排放，引起表层海水温度升高4℃，全球海洋缺氧面积扩张至~20%，海洋生物多样性急剧下降。

2.提出在同样的碳排放速率下，相较于温室气候，冰室气候下的海洋可能会出现更严重的缺氧状态。

3.揭示海洋严重缺氧状态是由冰室气候下的变暖对大洋环流、大陆风化、海洋初级生产力等的显著影响引起的。

科学意义：

由中国科学院南京地质古生物研究所陈吉涛研究员领衔的国际研究团队，于2022年5月2日在《美国科学院院刊》（PNAS）发表文章，首次报道了石炭纪晚期冰室气候下的一次巨量碳排放，及其对古海洋环境和生物多样性的影响。研究发现，该碳排放引起表层海水温度升高约4℃，全球海洋缺氧面积扩张至~20%，海洋生物多样性显著下降。该研究将有助于我们更加深入的理解冰室气候下地球系统内部的关联与反馈机制，为更加全面的认识当前全球变暖与海洋缺氧提供了深时地质类比。

石炭纪晚期（约304百万年）发生的一次显著的大气二氧化碳浓度升高及碳同位素负漂事件，对应着全球海水表层温度升高及海洋生物多样性的降低

并列进展十、三叠纪-侏罗纪之交火山作用与陆地生态系统波动影响

主要完成单位：中国地质大学（武汉）、中国科学院南京地质古生物研究所

主要完成人；沈俊、王永栋、喻建新

进展亮点介绍：

1．汞元素分析结果表明，2亿年前火山作用引起的热力效应导致巨量的挥发组分释放，与人类燃烧化石能源类似。

2．2亿年前的火山喷发对全球陆地生态系统产生重要影响，对高纬度地区尤为明显。

3．火山活动导致四川盆地陆地植物群衰退。

科学意义：

以中国地质大学（武汉）沈俊研究员领衔的研究团队2022年于《自然通讯》（Nature Communications）和《地质学杂志》（Geological Journal）发表了关于三叠纪–侏罗纪之交火山作用对陆地生态系统波动影响的最新研究成果。研究发现，沉积物中汞元素对远离中大西洋大火成岩省喷发中心的特提斯东缘陆相地层中的火山活动，具有很好的示踪作用；火山作用引起的陆地化学风化作用加强是该时期大气CO2浓度的重要调控器；火山作用引发的极端气候事件和生态压力导致了四川盆地三叠纪末期陆地植物群的最终衰退。

三叠纪与侏罗纪之交汞循环示意图