首次揭示澄江动物化石群中的奇虾脑神经结

时间:19-10-29 栏目:动物世界 作者:wenkula 评论:0 点击: 24 次



首次揭示澄江动物化石群中的奇虾脑神经结构特征


首次揭示澄江动物化石群中的奇虾脑神经结构特征


(神秘的地球报道)据春城晚报(郭舒瑜):寒武纪生命大爆发期间最令人瞩目的动物——奇虾,体型庞大(体长可达2米)是当时海洋中的顶级捕食者。在澄江动物化石群中,奇虾种类丰富且许多标本保存完好,为科研提供了极好的素材。今天,古生物学家侯先光与云南大学古生物研究重点实验室的丛培允、马晓娅,在世界顶尖科学期刊《自然》上发表最新研究成果,首次揭示了澄江动物化石群中的奇虾脑神经结构特征,为研究节肢动物起源及其头部分节的演化提供了神经解剖学证据。


长啥模样


寒武纪的奇虾有着一对大爪肢


节肢动物占现生动物物种的八成左右,同时也是寒武纪动物类群的主体,亿万年来一直在地球生态系统中扮演着重要的角色。这样一个类群从哪里起源?如何进化?显然在研究地球生命起源进化中占据重要位置。


侯先光和研究伙伴们对澄江动物化石群中奇虾的一个新物种Lyrarapax unquispinus(刺钳里拉虫,因其外形与古希腊的里拉琴相似而命名)进行了较全面的研究,通过显微镜观察和SEM-EDX扫描,他们发现这种奇虾的前脑(与视觉神经系统相连)之前有一对巨大的神经节,它能对奇虾的大爪肢进行特有控制。


对比之后发现,奇虾的脑部神经系统结构特征与现生有爪类(天鹅绒虫)相似。而真节肢动物,例如昆虫、虾、蟹、蜈蚣、马陆、蜘蛛、蝎子等,它们头部第一对附肢的神经节都源于中脑,与奇虾的神经系统结构差异甚大,证明了奇虾的大爪肢与有爪动物的触角是同源的。


有啥发现


否定奇虾是螯肢动物类群假说


发育学的研究还显示,在真节肢动物胚胎发育初期,上唇(一个位于口前的构造,通常位于后脑的位置)的原始细胞位于头部最前方,且在肌肉、神经和基因表达等方面表现出一系列附肢的特征,其后随着胚胎的发育逐渐转移到口的前方。这个研究团队的人员根据奇虾的脑神经结构以及真节肢动物这一胚胎发育特性推断,奇虾的大爪肢与真节肢动物的上唇是同源的。


这些发现终结了科学界关于奇虾大爪肢同源性的争论。同时奇虾是叶足动物的代表,因此这次发现也为真节肢动物起源于叶足动物提供了新的证据,并且否定了奇虾是螯肢动物祖先类群的假说。


鉴于奇虾大爪肢和真节肢动物上唇之间巨大的形态学差异,研究人员进一步提出,在从奇虾向真节肢动物的演化过程中,应该存在一些演化上的过度类型。


该项研究与美国、英国的科学家合作,侯先光为论文通讯作者,丛培允为论文第一作者。


相关报道:侯先光国际研究团队两项新发现推进节肢动物进化研究


(神秘的地球报道)据云南日报(陈云芬):7月15日和17日,云南大学古生物学家侯先光教授国际研究团队在国际著名期刊《自然》杂志及其子期刊《自然—通讯》上发表两篇研究论文,分别揭示了迄今为止所知最古老的生态区位分化现象和澄江动物化石群中的奇虾脑神经结构特征。该两项发现均为国际上首次报道,对推进节肢动物进化研究意义重大。


在7月15日《自然—通讯》发表的论文中,侯先光团队首次报道了迄今为止所知最古老的生态区位分化现象。团队利用现代荧光显微镜成像技术对澄江动物化石群中一类大附肢节肢动物林乔利虫进行了深入研究,发现了之前从未报道过的构造:一系列保存完好的仅长0.1毫米、彼此间间隔仅0.05毫米的细微刚毛。这些细微刚毛分布在用于取食的大附肢内侧,其功能用于过滤水体里的细微颗粒,直径大于0.05毫米的食物颗粒会被该动物幼虫吞食。而林乔利虫成虫则通过其细长的大附肢猎食其它小动物。林乔利虫幼虫和成虫的两种截然不同的取食结构和方式使得研究人员进一步推断,同一物种内的生态区位分化现象已经存在于寒武纪早期的生态环境中。


在7月17日《自然》在线发表的论文中,侯先光团队首次揭示了澄江动物化石群中的奇虾脑神经结构特征,为研究节肢动物起源及其头部分节的演化提供了神经解剖学证据。通过对澄江动物化石群中奇虾的一个新物种“刺钳里拉虫”全面研究,研究人员发现其前脑之前还存在一对巨大的神经节,用来控制奇虾特有的大爪肢。这种脑部神经系统结构特征与现生有爪类(天鹅绒虫)相似。而在昆虫、虾、蟹、蜈蚣等真节肢动物中,其头部第一对附肢的神经节都源于中脑。


这证明了奇虾的大爪肢与有爪动物的触角是同源的。研究人员根据奇虾的脑神经结构以及真节肢动物这一胚胎发育特性推断,奇虾的大爪肢与真节肢动物的上唇是同源的。这一发现支持真节肢动物起源于叶足动物的假说,终结了科学界关于奇虾大爪肢同源性的争论,否定了奇虾是螯肢动物祖先类群的假说。


云南澄江动物化石群中保存有大量精美的节肢动物化石。近年来,侯先光教授团队从现生动物学的角度出发、并应用大量先进的研究手段和方法,重新认识了这些化石所保存的珍贵信息,例如神经系统、心血管循环系统等非常罕见于化石保存的节肢动物身体内部软体构造。这一系列研究成果为节肢动物进化方面的研究提供了独一无二的关键信息。



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