聚焦“澄江生物群”的高肌虫類化石 雲南大學侯先光團隊發表雙瓣殼類節肢動物研究成果

2019年09月04日08:45  來源:雲南網
 
原標題:聚焦“澄江生物群”的高肌虫類化石 雲南大學侯先光團隊發表雙瓣殼類節肢動物研究成果

  9月3日,Nature出版集團子刊Communications Biology(通訊生物學)在線發表了雲南大學雲南省古生物研究重點實驗室侯先光研究團隊與英國萊斯特大學、牛津大學、曼徹斯特大學、中國科學院的同行共同完成的題為“寒武紀早期不同高肌虫附肢結構的差異揭示了干群真節肢動物軀體模式的多樣化”(Variation in appendages in early Cambrian bradoriids reveals a wide range of body plans in stem-euarthropods)的研究論文。研究者對世界自然遺產“澄江生物群”中的高肌虫類化石進行了全新的形態學研究,取得了新的重要認識。翟大有副研究員為論文第一作者,劉煜研究員、侯先光研究員為通訊作者。

  寒武紀澄江生物群中的高肌虫化石。左:朵氏小昆明虫﹔中:陳氏昆陽虫﹔右:印第安虫。修改自Zhai et al.,2019,Communications Biology。雲南省古生物研究重點實驗室 供圖

  節肢動物是顯生宙以來地球上物種多樣性最高的動物門類。在漫長的地史時期,大多數曾經生活在地球上的節肢動物都由於殘酷的生存競爭而滅絕,但地層中豐富的化石記錄仍見証著這些已成歷史的物種多姿多彩的過往。

  高肌虫(分類學上為高肌虫目,Order Bradoriida)是一類生活於寒武紀到早奧陶世的節肢動物,它們在中國西南部的寒武紀早期地層中尤為繁盛。在大多數地層中,高肌虫均隻保存有外殼,而軟軀體腐爛殆盡,僅在澄江生物群等少數特異埋藏的化石庫中,才有附肢結構保存。因為外殼與介形虫相似,長期以來高肌虫被認為是介形虫中的一類。雲南大學侯先光研究員等人通過對保存軟軀體的高肌虫化石進行了研究,提出它們不屬於介形虫,極大地沖擊了學術界對於高肌虫分類位置的認識、也影響了對於介形虫這一重要的甲殼動物類群演化歷史的認識。但是,由於個體小、身披堅硬的外殼,高肌虫的大多數附肢結構仍難以研究、不為人知。高精度X射線計算機斷層掃描技術(顯微CT技術)的應用,為揭開這一謎團提供了機遇。

  研究人員分別使用GE Phoenix Nanotom M型X射線掃描儀和Xradia 520 Versa型X射線顯微鏡,對產自雲南澄江生物群的體長僅數毫米、附肢精細結構以微米尺度保存的三種高肌虫標本——朵氏小昆明虫、陳氏昆陽虫和印第安虫進行了掃描和三維形態重構,獲得了其形態學信息(圖2)。

  結果顯示,這三種高肌虫的附肢結構存在巨大的差異。其中,昆明地區最常見的高肌虫——朵氏小昆明虫具有12對附肢,包括1對單支型觸角、4對具有兩排內葉的雙分支型附肢、5對具有一排內葉的雙分支型附肢以及2對形態特異且互不相同的單支型尾部附肢,其附肢組成為1+4+5+1+1。個體略小、較為少見的陳氏昆陽虫則具有13對附肢,包括1對單支型觸角、3對各不相同的雙分支型頭部附肢、8對具有短小外肢和發達的內葉的雙分支型附肢和一對短粗、具不發達內葉的單支型尾部附肢,其附肢組成為1+1+1+1+8+1。

  此外,研究人員還發現了一枚此前未在澄江生物群中報道過的印第安虫(未定種)標本,它具有12對附肢,包括一對單支型觸角和11對內葉及其上剛毛十分發達的觸角后附肢,其附肢組成為1+11。在上述3種高肌虫中,陳氏昆陽虫的附肢排布模式近似於有顎類,是一種高度進化的類型﹔印第安虫的附肢排布模式與葉足、奇蝦和大附肢節肢動物等相近,是一種十分原始的類型﹔朵氏小昆明虫的附肢排布模式則十分獨特、在節肢動物大家族中難以找到相似型。

  高肌虫部分附肢。左上:朵氏小昆明虫﹔右上:印第安虫﹔下:陳氏昆陽虫。修改自Zhai et al.,2019,Communications Biology。雲南省古生物研究重點實驗室 供圖

  研究結果顯示,不同高肌虫之間,附肢模式的差異遠遠超出高肌虫作為目一級的分類單元所能囊括的范疇,而已經達到亞門級別的差異。這說明,以介殼形態為基礎而進行的寒武紀節肢動物的分類學工作,由於未能全面地涵蓋軟軀體形態信息而存在嚴重偏頗,並且極大地低估了早期節肢動物、尤其是雙瓣殼類節肢動物的物種多樣性。研究也從另一個方面表明,早期節肢動物已經通過進化輻射,獨立地演化出各種各樣的身體形態,以適應和佔據不同的生態環境。

  此次研究受國家自然科學基金、雲南省科技廳基金、雲南省古生物創新團隊項目等科研項目的資助。高藝萌

(責編:徐前、朱紅霞)

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