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寒武紀早期不同高肌蟲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

寒武紀澄江生物群中的高肌蟲化石。左:朵氏小昆明蟲;中:陳氏昆陽蟲;右:印第安蟲。修改自Zhai et al., 2019, Communications Bio

寒武紀澄江生物群中的高肌蟲化石国民娱乐官网。左:朵氏小昆明蟲;中:陳氏昆陽蟲;右:印第安蟲。修改自Zhai et al., 2019, Communications Biology。

高肌蟲部分附肢。左上:朵氏小昆明蟲;右上:印第安蟲;下:陳氏昆陽蟲。修改自Zhai et al., 2019, Communications Biology。

高肌蟲部分附肢。左上:朵氏小昆明蟲;右上:印第安蟲;下:陳氏昆陽蟲国民娱乐官网。修改自Zhai et al., 2019, Communications Biology。

(神秘的地球uux.cn報道)據云南大學(云南省古生物研究重點實驗室 供稿):9月3日,Nature出版集團子刊Communications Biology(通訊生物學)在線發表了云南大學云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、牛津大學国民娱乐官网、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蟲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”中的高肌蟲類化石進行了全新的形態學研究,取得了新的重要認識国民娱乐官网。翟大有副研究員為論文第一作者,劉煜研究員国民娱乐官网、侯先光研究員為通訊作者。論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s42003-019-0573-5国民娱乐官网。

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于殘酷的生存競爭而滅絕,但地層中豐富的化石記錄仍見證著這些已成歷史的物種多姿多彩的過往。高肌蟲(分類學上為高肌蟲目国民娱乐官网,Order Bradoriida)就是一類生活于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。在大多數地層中国民娱乐官网,高肌蟲均只保存有外殼,而軟軀體腐爛殆盡国民娱乐官网,僅在澄江生物群等少數特異埋藏的化石庫中国民娱乐官网,才有附肢結構保存国民娱乐官网。因為外殼與介形蟲相似,長期以來高肌蟲被認為是介形蟲中的一類。云南大學侯先光研究員等人通過對保存軟軀體的高肌蟲化石進行了研究国民娱乐官网,提出它們不屬于介形蟲,極大地沖擊了學術界對于高肌蟲分類位置的認識、也影響了對于介形蟲這一重要的甲殼動物類群演化歷史的認識。但是,由于個體小、身披堅硬的外殼,高肌蟲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。

研究人員分別使用上海英華檢測公司的GE Phoenix Nanotom M型X射線掃描儀和卡爾蔡司的Xradia 520 Versa型X射線顯微鏡国民娱乐官网,對產自云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蟲標本——朵氏小昆明蟲、陳氏昆陽蟲和印第安蟲進行了掃描和三維形態重構,獲得了令人驚嘆的、精美的形態學信息(圖2)国民娱乐官网。結果顯示国民娱乐官网,這三種高肌蟲的附肢結構存在巨大的差異国民娱乐官网。其中,昆明地區最常見的高肌蟲——朵氏小昆明蟲具有12對附肢国民娱乐官网,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国民娱乐官网。個體略小、較為少見的陳氏昆陽蟲則具有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蟲(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国民娱乐官网,其附肢組成為1+11。在上述3種高肌蟲中国民娱乐官网,陳氏昆陽蟲的附肢排布模式近似于有顎類国民娱乐官网,是一種高度進化的類型;印第安蟲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;朵氏小昆明蟲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。

研究結果顯示国民娱乐官网,不同高肌蟲之間,附肢模式的差異遠遠超出高肌蟲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,由于未能全面地涵蓋軟軀體形態信息而存在嚴重偏頗,并且極大地低估了早期節肢動物国民娱乐官网、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国民娱乐官网,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国民娱乐官网,以適應和占據不同的生態環境。

本研究受國家自然科學基金41861134032、云南省科技廳基金2018FA025、2018IA073、云南省古生物創新團隊項目2015HC029等科研項目的資助。

相關報道:聚焦“澄江生物群”的高肌蟲類化石 云南大學侯先光團隊發表雙瓣殼類節肢動物研究成果

(神秘的地球uux.cn報道)據云南網(記者 高藝萌 通訊員 王崴):9月3日国民娱乐官网国民娱乐官网,Nature出版集團子刊Communications Biology(通訊生物學)在線發表了云南大學云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国民娱乐官网、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蟲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”中的高肌蟲類化石進行了全新的形態學研究,取得了新的重要認識国民娱乐官网。翟大有副研究員為論文第一作者国民娱乐官网,劉煜研究員国民娱乐官网、侯先光研究員為通訊作者。

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国民娱乐官网。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于殘酷的生存競爭而滅絕,但地層中豐富的化石記錄仍見證著這些已成歷史的物種多姿多彩的過往国民娱乐官网。

高肌蟲(分類學上為高肌蟲目国民娱乐官网,Order Bradoriida)是一類生活于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,高肌蟲均只保存有外殼,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国民娱乐官网,才有附肢結構保存国民娱乐官网。因為外殼與介形蟲相似,長期以來高肌蟲被認為是介形蟲中的一類。云南大學侯先光研究員等人通過對保存軟軀體的高肌蟲化石進行了研究,提出它們不屬于介形蟲国民娱乐官网,極大地沖擊了學術界對于高肌蟲分類位置的認識、也影響了對于介形蟲這一重要的甲殼動物類群演化歷史的認識。但是,由于個體小、身披堅硬的外殼,高肌蟲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国民娱乐官网。

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,對產自云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蟲標本——朵氏小昆明蟲、陳氏昆陽蟲和印第安蟲進行了掃描和三維形態重構国民娱乐官网,獲得了其形態學信息。

結果顯示,這三種高肌蟲的附肢結構存在巨大的差異。其中,昆明地區最常見的高肌蟲——朵氏小昆明蟲具有12對附肢,包括1對單支型觸角国民娱乐官网、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。個體略小国民娱乐官网、較為少見的陳氏昆陽蟲則具有13對附肢国民娱乐官网,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国民娱乐官网。

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蟲(未定種)標本国民娱乐官网,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国民娱乐官网。在上述3種高肌蟲中,陳氏昆陽蟲的附肢排布模式近似于有顎類,是一種高度進化的類型;印第安蟲的附肢排布模式與葉足国民娱乐官网、奇蝦和大附肢節肢動物等相近国民娱乐官网,是一種十分原始的類型;朵氏小昆明蟲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。

研究結果顯示,不同高肌蟲之間国民娱乐官网,附肢模式的差異遠遠超出高肌蟲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国民娱乐官网。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,由于未能全面地涵蓋軟軀體形態信息而存在嚴重偏頗,并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国民娱乐官网,以適應和占據不同的生態環境。

此次研究受國家自然科學基金、云南省科技廳基金国民娱乐官网、云南省古生物創新團隊項目等科研項目的資助。

相關報道:給化石做CT 科學家揭開寒武紀高肌蟲秘密

(神秘的地球uux.cn報道)據新華網昆明9月6日電(岳冉冉):通過給化石做顯微CT,中、英古生物學家發現:生活在5.2億年前的高肌蟲并非一個簡單的家庭,而是一個龐雜的家族群。該成果近日發表在了《自然》雜志子刊《通訊生物學》上。

論文第一作者、云南大學云南省古生物研究重點實驗室副研究員翟大有介紹,高肌蟲是5.2億年前“寒武紀生命大爆發”時国民娱乐官网,海洋中一種最常見的小蟲,只有米;蛭鞴献汛笮。它是很多大型動物,比如奇蝦等掠食者的美食。

高肌蟲數量眾多,有時一塊石板上匯聚有上百只,多為兩瓣殼張開的造型,像一只只小蝴蝶国民娱乐官网。由于化石常見、便于獲取,從20世紀初,古生物學家就開始了對它的研究。

高肌蟲體型小,加之有厚外殼包裹,因此它微米級別的附肢很難被觀察到,一直以來,研究者對它的身體結構知之甚少国民娱乐官网。怎么才能看到高肌蟲的附肢,也就它的“腿”長什么樣呢国民娱乐官网?

科研人員用高精度的顯微CT成像技術解決了這一難題国民娱乐官网。由云南大學、中國科學院地質與地球物理所、英國萊斯特大學、牛津大學国民娱乐官网、曼徹斯特大學組成的團隊用這一最新技術掃描了三種高肌蟲標本——朵氏小昆明蟲国民娱乐官网、陳氏昆陽蟲、印第安蟲,再通過三維形態重構,看清了高肌蟲的腿。

結果顯示,這三種高肌蟲的附肢結構有巨大差異。陳氏昆陽蟲的13對附肢排布模式近似于有顎類国民娱乐官网,是一種高度進化的類型;印第安蟲的12對附肢是一種十分原始的類型;朵氏小昆明蟲的12對附肢在節肢動物家族中難以找到相似型。

論文作者之一国民娱乐官网、萊斯特大學湯姆·哈維博士說,“過去學界一直認為,高肌蟲是分類學上‘目’一級單元国民娱乐官网国民娱乐官网,但這次研究卻發現,雖然高肌蟲外殼差不多,但身體結構卻差別巨大国民娱乐官网,已超出了‘目’級別,甚至達到了‘亞門’級国民娱乐官网,類似脊索動物門下兩個亞門,狗和文昌魚的差異国民娱乐官网!

“能觀察到高肌蟲的腿、剛毛這樣的精細結構,換過去是不可想象的,這得感謝近年來科技的進步国民娱乐官网,特別是顯微CT技術,讓我們看到了隱藏在石頭里的細節!闭撐耐ㄓ嵶髡咧还裼槔止偻裼槔止偻⒃颇洗髮W研究員侯先光說。

“這一發現,刷新了研究者對寒武紀海洋生物多樣性的認知」裼槔止偻!薄锻ㄓ嵣飳W》雜志的審稿人評價道。




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