火把蟲復原圖(央廣網(wǎng)發(fā) 云南省古生物研究重點實驗室供圖)

  央廣網(wǎng)昆明3月23日消息(記者陳鴻燕)國際著名學術(shù)期刊《Current Biology》近日發(fā)表了云南大學云南省古生物研究重點實驗室與英國埃克塞特大學及倫敦自然歷史博物館合作完成的題為“一個寒武紀早期管居葉足動物”的科研論文。在該論文中,研究人員揭秘了寒武紀“澄江生物群”中火把蟲實際上是一種為了適應底棲管居生活而丟失了身體后部腿肢的葉足動物,這也是動物進化史中出現(xiàn)組織器官適應性退化消失的最早的例證。

  侯先光研究員1989年首次發(fā)現(xiàn)和命名了形態(tài)奇異的火把蟲。它們是寒武紀澄江生物群中比較稀有的一類蠕形動物,生活在距今5.18億年前的海洋底部。

  該類動物具有一個細長的蠕蟲狀身體,身體前端具5對觸手,身體末端膨大。由于其形態(tài)怪異,30多年來古生物學家對于該物種的分類位置和進化意義一直爭議不斷,早期研究認為其是環(huán)節(jié)動物、觸手冠動物、舌形動物,或是從無腿的環(huán)神經(jīng)類蠕蟲向有腿的泛節(jié)肢動物進化的一個過渡類群。

  經(jīng)過長年化石標本的積累,云南省古生物研究重點實驗室研究團隊在新的化石標本里發(fā)現(xiàn)了與火把蟲的身體保存在一起的管狀構(gòu)造,證明火把蟲是一個底棲管居動物,而其身體膨大的末端起到了錨的作用將蟲體固定在管內(nèi)。同時,研究人員還發(fā)現(xiàn)了火把蟲頭部成對的眼睛等新的形態(tài)特征構(gòu)造。

  結(jié)合這些新的化石發(fā)現(xiàn),并通過系統(tǒng)發(fā)育分析的方法,研究人員終于揭開了火把蟲的神秘面紗。研究結(jié)果顯示,火把蟲其實隸屬于寒武紀葉足動物的啰哩山蟲科。葉足動物是一類已經(jīng)滅絕的早期蠕形動物,俗稱“有腿的蠕蟲”。雖然葉足動物化石標本稀少,但對理解泛肢動物的進化歷程卻至關(guān)重要, 與現(xiàn)生的緩步動物門(俗稱水熊蟲)、有爪動物門(俗稱天鵝絨蟲)和節(jié)肢動物(如蝦蟹、昆蟲、蜈蚣和蜘蛛)的起源和早期演化有著密不可分的關(guān)系。啰哩山蟲科的葉足動物已經(jīng)具備了比較明顯的體區(qū)分化,主要表現(xiàn)為:身體前部的腿肢細長且?guī)в袆偯,主要用于濾食;身體后部的腿肢粗短且?guī)в凶,主要用于運動和攀爬。而火把蟲則開啟了一個全新的生活模式,是目前已知的唯一一個經(jīng)營底棲管居生活的葉足類動物;鸢严x在適應管居生活的進化過程中發(fā)生變異,丟失了身體后部原本用于運動和攀爬的腿肢,但保留了身體前端用于取食的腿肢。這也是我們目前所知的動物在進化過程中出現(xiàn)組織器官適應性退化消失的最早的例子。

  同時,研究人員還發(fā)現(xiàn)了火把蟲頭部成對的眼睛等新的形態(tài)特征構(gòu)造。結(jié)合這些新的化石發(fā)現(xiàn),并通過系統(tǒng)發(fā)育分析的方法,研究人員終于揭開了火把蟲的神秘面紗。

  據(jù)侯先光介紹,火把蟲其實隸屬于寒武紀葉足動物的啰哩山蟲科。葉足動物是一類已經(jīng)滅絕的早期蠕形動物,俗稱“有腿的蠕蟲”。雖然葉足動物化石標本稀少,但對理解泛肢動物的進化歷程卻至關(guān)重要,與現(xiàn)生的緩步動物門(俗稱水熊蟲)、有爪動物門(俗稱天鵝絨蟲)和節(jié)肢動物(如蝦蟹、昆蟲、蜈蚣和蜘蛛)的起源和早期演化有著密不可分的關(guān)系。

  啰哩山蟲科的葉足動物已經(jīng)具備了比較明顯的體區(qū)分化,主要表現(xiàn)為:身體前部的腿肢細長且?guī)в袆偯,主要用于濾食;身體后部的腿肢粗短且?guī)в凶,主要用于運動和攀爬。而火把蟲則開啟了一個全新的生活模式,是目前已知的唯一一種經(jīng)營底棲管居生活的葉足類動物;鸢严x在適應管居生活的進化過程中發(fā)生變異,丟失了身體后部原本用于運動和攀爬的腿肢,但保留了身體前端用于取食的腿肢。這也是我們目前所知的動物在進化過程中出現(xiàn)組織器官適應性退化 消失的最早的例子。

  寒武紀是早期生物多樣性大爆發(fā)的一個關(guān)鍵時期,而“寒武紀生命大爆發(fā)”的原因是古生物學家和進化生物學家不斷探討的一個重要科學問題。該研究證明即使在這么早的動物進化階段,組織器官適應性退化消失的例子已經(jīng)發(fā)生。研究進一步展示了寒武紀期海洋生態(tài)系統(tǒng)的復雜性,而早期生物的適應性輻射成就了生物多樣性的大爆發(fā)。

  《Current Biology》是國際頂級生物學學術(shù)期刊《Cell》的子刊,馬曉婭研究員的博士研究生Richard Howard為論文第一作者,馬曉婭研究員和侯先光研究員為共同通訊作者。