寒武紀(jì)早期不同高肌蟲(chóng)附肢結(jié)構(gòu)的差異揭示了干群真節(jié)肢動(dòng)物軀體模式的多樣化

2025-12-12 07:03:15 分類：焦點(diǎn) 閱讀(1)

寒武紀(jì)澄江生物群中的高肌蟲(chóng)化石。左：朵氏小昆明蟲(chóng)；中：陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)；右：印第安蟲(chóng)。同高修改自Zhai et al.,附肢 2019, Communications Biology。

高肌蟲(chóng)部分附肢。模式左上：朵氏小昆明蟲(chóng)；右上：印第安蟲(chóng)；下：陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)。寒武修改自Zhai et al.,紀(jì)早肌蟲(chóng)結(jié)構(gòu)節(jié)肢 2019, Communications Biology。
（神秘的期不群真軀體地球uux.cn報(bào)道）據(jù)云南大學(xué)（云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 供稿）：9月3日，Nature出版集團(tuán)子刊Communications Biology（通訊生物學(xué)）在線發(fā)表了云南大學(xué)云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室侯先光研究團(tuán)隊(duì)與英國(guó)萊斯特大學(xué)、同高牛津大學(xué)、附肢曼徹斯特大學(xué)、差動(dòng)物的多中國(guó)科學(xué)院的同行共同完成的題為“寒武紀(jì)早期不同高肌蟲(chóng)附肢結(jié)構(gòu)的差異揭示了干群真節(jié)肢動(dòng)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(duì)世界自然遺產(chǎn)“澄江生物群”中的高肌蟲(chóng)類化石進(jìn)行了全新的形態(tài)學(xué)研究，取得了新的重要認(rèn)識(shí)。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。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-019-0573-5。
節(jié)肢動(dòng)物是顯生宙以來(lái)地球上物種多樣性最高的動(dòng)物門類。在漫長(zhǎng)的地史時(shí)期，大多數(shù)曾經(jīng)生活在地球上的節(jié)肢動(dòng)物都由于殘酷的生存競(jìng)爭(zhēng)而滅絕，但地層中豐富的重慶南岸區(qū)上門服務(wù)（美女上門服務(wù)）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金化石記錄仍見(jiàn)證著這些已成歷史的物種多姿多彩的過(guò)往。高肌蟲(chóng)（分類學(xué)上為高肌蟲(chóng)目，Order Bradoriida）就是一類生活于寒武紀(jì)到早奧陶世的節(jié)肢動(dòng)物，它們?cè)谥袊?guó)西南部的寒武紀(jì)早期地層中尤為繁盛。在大多數(shù)地層中，高肌蟲(chóng)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(shù)特異埋藏的化石庫(kù)中，才有附肢結(jié)構(gòu)保存。因?yàn)橥鈿づc介形蟲(chóng)相似，長(zhǎng)期以來(lái)高肌蟲(chóng)被認(rèn)為是介形蟲(chóng)中的一類。云南大學(xué)侯先光研究員等人通過(guò)對(duì)保存軟軀體的高肌蟲(chóng)化石進(jìn)行了研究，提出它們不屬于介形蟲(chóng)，極大地沖擊了學(xué)術(shù)界對(duì)于高肌蟲(chóng)分類位置的認(rèn)識(shí)、也影響了對(duì)于介形蟲(chóng)這一重要的甲殼動(dòng)物類群演化歷史的認(rèn)識(shí)。但是，由于個(gè)體小、身披堅(jiān)硬的外殼，高肌蟲(chóng)的大多數(shù)附肢結(jié)構(gòu)仍難以研究、不為人知。高精度X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（顯微CT技術(shù)）的應(yīng)用，為揭開(kāi)這一謎團(tuán)提供了機(jī)遇。
研究人員分別使用上海英華檢測(cè)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，對(duì)產(chǎn)自云南澄江生物群的體長(zhǎng)僅數(shù)毫米、附肢精細(xì)結(jié)構(gòu)以微米尺度保存的三種高肌蟲(chóng)標(biāo)本——朵氏小昆明蟲(chóng)、陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)和印第安蟲(chóng)進(jìn)行了掃描和三維形態(tài)重構(gòu)，獲得了令人驚嘆的、精美的形態(tài)學(xué)信息（圖2）。結(jié)果顯示，這三種高肌蟲(chóng)的附肢結(jié)構(gòu)存在巨大的差異。其中，昆明地區(qū)最常見(jiàn)的高肌蟲(chóng)——朵氏小昆明蟲(chóng)具有12對(duì)附肢，包括1對(duì)單支型觸角、4對(duì)具有兩排內(nèi)葉的雙分支型附肢、5對(duì)具有一排內(nèi)葉的雙分支型附肢以及2對(duì)形態(tài)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(gè)體略小、較為少見(jiàn)的陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)則具有13對(duì)附肢，包括1對(duì)單支型觸角、3對(duì)各不相同的雙分支型頭部附肢、8對(duì)具有短小外肢和發(fā)達(dá)的內(nèi)葉的雙分支型附肢和一對(duì)短粗、具不發(fā)達(dá)內(nèi)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(fā)現(xiàn)了一枚此前未在澄江生物群中報(bào)道過(guò)的印第安蟲(chóng)（未定種）標(biāo)本，它具有12對(duì)附肢，包括一對(duì)單支型觸角和11對(duì)內(nèi)葉及其上剛毛十分發(fā)達(dá)的觸角后附肢，其附肢組成為1+11。在上述3種高肌蟲(chóng)中，陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)的附肢排布模式近似于有顎類，是一種高度進(jìn)化的類型；印第安蟲(chóng)的附肢排布模式與葉足、奇蝦和大附肢節(jié)肢動(dòng)物等相近，是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲(chóng)的附肢排布模式則十分獨(dú)特、在節(jié)肢動(dòng)物大家族中難以找到相似型。
研究結(jié)果顯示，不同高肌蟲(chóng)之間，附肢模式的差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出高肌蟲(chóng)作為目一級(jí)的分類單元所能囊括的范疇，而已經(jīng)達(dá)到亞門級(jí)別的差異。這說(shuō)明，以介殼形態(tài)為基礎(chǔ)而進(jìn)行的寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物的分類學(xué)工作，由于未能全面地涵蓋軟軀體形態(tài)信息而存在嚴(yán)重偏頗，并且極大地低估了早期節(jié)肢動(dòng)物、尤其是雙瓣殼類節(jié)肢動(dòng)物的物種多樣性。研究也從另一個(gè)方面表明，早期節(jié)肢動(dòng)物已經(jīng)通過(guò)進(jìn)化輻射，獨(dú)立地演化出各種各樣的身體形態(tài)，以適應(yīng)和占據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境。
本研究受國(guó)家自然科學(xué)基金41861134032、云南省科技廳基金2018FA025、2018IA073、云南省古生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目2015HC029等科研項(xiàng)目的資助。
相關(guān)報(bào)道：聚焦“澄江生物群”的高肌蟲(chóng)類化石 云南大學(xué)侯先光團(tuán)隊(duì)發(fā)表雙瓣殼類節(jié)肢動(dòng)物研究成果
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)云南網(wǎng)（記者 高藝萌 通訊員 王崴）：9月3日，Nature出版集團(tuán)子刊Communications Biology（通訊生物學(xué)）在線發(fā)表了云南大學(xué)云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室侯先光研究團(tuán)隊(duì)與英國(guó)萊斯特大學(xué)、牛津大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院的同行共同完成的題為“寒武紀(jì)早期不同高肌蟲(chóng)附肢結(jié)構(gòu)的差異揭示了干群真節(jié)肢動(dòng)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(duì)世界自然遺產(chǎn)“澄江生物群”中的高肌蟲(chóng)類化石進(jìn)行了全新的形態(tài)學(xué)研究，取得了新的重要認(rèn)識(shí)。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。
節(jié)肢動(dòng)物是顯生宙以來(lái)地球上物種多樣性最高的動(dòng)物門類。在漫長(zhǎng)的地史時(shí)期，大多數(shù)曾經(jīng)生活在地球上的節(jié)肢動(dòng)物都由于殘酷的生存競(jìng)爭(zhēng)而滅絕，但地層中豐富的化石記錄仍見(jiàn)證著這些已成歷史的物種多姿多彩的過(guò)往。
高肌蟲(chóng)（分類學(xué)上為高肌蟲(chóng)目，Order Bradoriida）是一類生活于寒武紀(jì)到早奧陶世的節(jié)肢動(dòng)物，它們?cè)谥袊?guó)西南部的寒武紀(jì)早期地層中尤為繁盛。在大多數(shù)地層中，高肌蟲(chóng)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(shù)特異埋藏的化石庫(kù)中，才有附肢結(jié)構(gòu)保存。因?yàn)橥鈿づc介形蟲(chóng)相似，長(zhǎng)期以來(lái)高肌蟲(chóng)被認(rèn)為是介形蟲(chóng)中的一類。云南大學(xué)侯先光研究員等人通過(guò)對(duì)保存軟軀體的高肌蟲(chóng)化石進(jìn)行了研究，提出它們不屬于介形蟲(chóng)，極大地沖擊了學(xué)術(shù)界對(duì)于高肌蟲(chóng)分類位置的認(rèn)識(shí)、也影響了對(duì)于介形蟲(chóng)這一重要的甲殼動(dòng)物類群演化歷史的認(rèn)識(shí)。但是，由于個(gè)體小、身披堅(jiān)硬的外殼，高肌蟲(chóng)的大多數(shù)附肢結(jié)構(gòu)仍難以研究、不為人知。高精度X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（顯微CT技術(shù)）的應(yīng)用，為揭開(kāi)這一謎團(tuán)提供了機(jī)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(duì)產(chǎn)自云南澄江生物群的體長(zhǎng)僅數(shù)毫米、附肢精細(xì)結(jié)構(gòu)以微米尺度保存的三種高肌蟲(chóng)標(biāo)本——朵氏小昆明蟲(chóng)、陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)和印第安蟲(chóng)進(jìn)行了掃描和三維形態(tài)重構(gòu)，獲得了其形態(tài)學(xué)信息。
結(jié)果顯示，這三種高肌蟲(chóng)的附肢結(jié)構(gòu)存在巨大的差異。其中，昆明地區(qū)最常見(jiàn)的高肌蟲(chóng)——朵氏小昆明蟲(chóng)具有12對(duì)附肢，包括1對(duì)單支型觸角、4對(duì)具有兩排內(nèi)葉的雙分支型附肢、5對(duì)具有一排內(nèi)葉的雙分支型附肢以及2對(duì)形態(tài)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(gè)體略小、較為少見(jiàn)的陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)則具有13對(duì)附肢，包括1對(duì)單支型觸角、3對(duì)各不相同的雙分支型頭部附肢、8對(duì)具有短小外肢和發(fā)達(dá)的內(nèi)葉的雙分支型附肢和一對(duì)短粗、具不發(fā)達(dá)內(nèi)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(fā)現(xiàn)了一枚此前未在澄江生物群中報(bào)道過(guò)的印第安蟲(chóng)（未定種）標(biāo)本，它具有12對(duì)附肢，包括一對(duì)單支型觸角和11對(duì)內(nèi)葉及其上剛毛十分發(fā)達(dá)的觸角后附肢，其附肢組成為1+11。在上述3種高肌蟲(chóng)中，陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)的附肢排布模式近似于有顎類，是一種高度進(jìn)化的類型；印第安蟲(chóng)的附肢排布模式與葉足、奇蝦和大附肢節(jié)肢動(dòng)物等相近，是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲(chóng)的附肢排布模式則十分獨(dú)特、在節(jié)肢動(dòng)物大家族中難以找到相似型。
研究結(jié)果顯示，不同高肌蟲(chóng)之間，附肢模式的差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出高肌蟲(chóng)作為目一級(jí)的分類單元所能囊括的范疇，而已經(jīng)達(dá)到亞門級(jí)別的差異。這說(shuō)明，以介殼形態(tài)為基礎(chǔ)而進(jìn)行的寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物的分類學(xué)工作，由于未能全面地涵蓋軟軀體形態(tài)信息而存在嚴(yán)重偏頗，并且極大地低估了早期節(jié)肢動(dòng)物、尤其是雙瓣殼類節(jié)肢動(dòng)物的物種多樣性。研究也從另一個(gè)方面表明，早期節(jié)肢動(dòng)物已經(jīng)通過(guò)進(jìn)化輻射，獨(dú)立地演化出各種各樣的身體形態(tài)，以適應(yīng)和占據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境。
此次研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省科技廳基金、云南省古生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等科研項(xiàng)目的資助。
相關(guān)報(bào)道：給化石做CT 科學(xué)家揭開(kāi)寒武紀(jì)高肌蟲(chóng)秘密
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新華網(wǎng)昆明9月6日電（岳冉冉）：通過(guò)給化石做顯微CT，中、英古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)：生活在5.2億年前的高肌蟲(chóng)并非一個(gè)簡(jiǎn)單的家庭，而是一個(gè)龐雜的家族群。該成果近日發(fā)表在了《自然》雜志子刊《通訊生物學(xué)》上。
論文第一作者、云南大學(xué)云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員翟大有介紹，高肌蟲(chóng)是5.2億年前“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”時(shí)，海洋中一種最常見(jiàn)的小蟲(chóng)，只有米?；蛭鞴献汛笮?。它是很多大型動(dòng)物，比如奇蝦等掠食者的美食。
高肌蟲(chóng)數(shù)量眾多，有時(shí)一塊石板上匯聚有上百只，多為兩瓣殼張開(kāi)的造型，像一只只小蝴蝶。由于化石常見(jiàn)、便于獲取，從20世紀(jì)初，古生物學(xué)家就開(kāi)始了對(duì)它的研究。
高肌蟲(chóng)體型小，加之有厚外殼包裹，因此它微米級(jí)別的附肢很難被觀察到，一直以來(lái)，研究者對(duì)它的身體結(jié)構(gòu)知之甚少。怎么才能看到高肌蟲(chóng)的附肢，也就它的“腿”長(zhǎng)什么樣呢？
科研人員用高精度的顯微CT成像技術(shù)解決了這一難題。由云南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所、英國(guó)萊斯特大學(xué)、牛津大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)用這一最新技術(shù)掃描了三種高肌蟲(chóng)標(biāo)本——朵氏小昆明蟲(chóng)、陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)、印第安蟲(chóng)，再通過(guò)三維形態(tài)重構(gòu)，看清了高肌蟲(chóng)的腿。
結(jié)果顯示，這三種高肌蟲(chóng)的附肢結(jié)構(gòu)有巨大差異。陳氏昆陽(yáng)蟲(chóng)的13對(duì)附肢排布模式近似于有顎類，是一種高度進(jìn)化的類型；印第安蟲(chóng)的12對(duì)附肢是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲(chóng)的12對(duì)附肢在節(jié)肢動(dòng)物家族中難以找到相似型。
論文作者之一、萊斯特大學(xué)湯姆·哈維博士說(shuō)，“過(guò)去學(xué)界一直認(rèn)為，高肌蟲(chóng)是分類學(xué)上‘目’一級(jí)單元，但這次研究卻發(fā)現(xiàn)，雖然高肌蟲(chóng)外殼差不多，但身體結(jié)構(gòu)卻差別巨大，已超出了‘目’級(jí)別，甚至達(dá)到了‘亞門’級(jí)，類似脊索動(dòng)物門下兩個(gè)亞門，狗和文昌魚(yú)的差異。”
“能觀察到高肌蟲(chóng)的腿、剛毛這樣的精細(xì)結(jié)構(gòu)，換過(guò)去是不可想象的，這得感謝近年來(lái)科技的進(jìn)步，特別是顯微CT技術(shù)，讓我們看到了隱藏在石頭里的細(xì)節(jié)?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧?、云南大學(xué)研究員侯先光說(shuō)。
“這一發(fā)現(xiàn)，刷新了研究者對(duì)寒武紀(jì)海洋生物多樣性的認(rèn)知?！薄锻ㄓ嵣飳W(xué)》雜志的審稿人評(píng)價(jià)道。