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天津蓟县（现蓟州区）中上元古界国家自然保护区。

河北省宽城县翁家庄剖面串岭沟组中发现的“壮丽青山藻”化石。

河北省唐山市迁西县高于庄组中发现的宏体碳质膜化石。

研究团队合影。

以上图片均为中国科学院南京地质古生物研究所提供

不久前，全球顶级学术期刊《科学》杂志公布了2024年度十大科学突破评选结果，中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称“南京古生物所”）朱茂炎团队发现迄今最古老的多细胞真核生物化石这一重要成果入选。

真核生物的多细胞化是生命向复杂化和大型化演化的必备条件，被认为是生命演化史上的重大关键创新事件之一。最古老的多细胞真核生物化石是如何被发现的？它的发现有何重要意义？科学家为我们一一解答。

“这块化石不简单”

在数十亿年的地球生命演化历史中，真核生物的出现与繁盛有着至关重要的意义。至此，生命摆脱了简单的形态，细胞拥有了“遗传和代谢调控中心”的细胞核以及“能量工厂”线粒体，为今天复杂生命形态的演变奠定了基础。

现在的地球上，包括人类在内的动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等，都是复杂生命，也都是多细胞真核生物。

“多细胞化是真核生物获得生物复杂性和大尺寸的关键，通常被认为是地球生命演化上的重大创新。”南京古生物所研究员朱茂炎说。

那么，真核生物最早何时发生多细胞化？截至目前，学界对这一重大科学问题并无明确答案。

已知的化石证据表明，简单的微体多细胞真核生物，包括红藻、绿藻和真菌化石等，在距今10亿年左右的地层中已经出现，并在距今6亿年前后开始多样化和大型化。

会不会比这个时间更早呢？带着这个疑问，朱茂炎带领团队开始了探索之旅。

契机出现在2012年。那一年，朱茂炎前往天津蓟县（现为天津蓟州区）进行野外考察，其间在同行朱士兴家里的一次做客，让他有了意外收获。

“朱老师在中国地质调查局天津地质调查中心从事研究工作，经常去燕山山脉地区采集化石。”朱茂炎回忆说，“当时，在他家沙发旁边就摆了五六个托盘的化石。我打眼一看，里面有一块化石非常大，长有30厘米左右，形态类似海带。”

朱茂炎立即敏锐意识到，“这块化石不简单。”

朱士兴解释，这是他1997年在河北迁西和宽城地区进行野外地质调查工作时，在距今15.6亿年的“蓟县系”高于庄组（岩石地层名称，属中元古代地层）中发现的宏体碳质膜化石。

这个重要线索，让朱茂炎团队决定，将考察研究的地域范围进一步锁定在高于庄组所处的燕山山脉地区。

“这个‘更早’会是什么时候？”

燕山山脉是中国北方重要山脉之一。对于地质古生物学来说，燕山山脉有着非凡的意义。20世纪30年代初，地质学家高振西等人在燕山山脉长城脚下的天津蓟县，建立了我国北方“震旦系”标准剖面。近百年来，经过几代地质学家的研究，发现了很多早期生命化石，其时代厘定也越来越精准。

朱茂炎说：“那里的岩石为距今18亿年到13亿年的前寒武纪沉积地层，近万米厚，是全球开展地球早期地质历史和生命演化的最好、最经典的地区之一。”

瞄准这一区域，朱茂炎团队联合朱士兴等国内外同行展开了深入的考察和发掘。2013年开始，他们合作对燕山地区高于庄组发现的一批距今15.6亿年的宏体生物化石进行了研究。从外观来看，这批化石已经“长得很大”，宽达8厘米，不完整的化石长度可达30厘米。科研人员判定它们为最早的宏体多细胞真核生物化石，研究成果于2016年发表。

这一结果引起学界的广泛关注，不仅将地球上大型多细胞真核生物的出现时间从之前认为的6亿年前向前推了将近10亿年，并由此推断真核生物发生多细胞化的时间应该更早。

“出现这么大的宏体化石，说明在此前还可能会有相对简单的微体多细胞生物（肉眼不可见）演化阶段。”朱茂炎说。

“这个‘更早’会是什么时候？”

为了验证这一推断，在燕山地区早于16亿年的古元古代晚期“长城系”地层中，朱茂炎团队继续寻找“更早”期多细胞真核化石存在的蛛丝马迹。