CT研究揭示早期节肢动物演化新认识!《当代生物学》发表云南大学云南省古生物研究重点实验室研究新成果


【资料图】

北京时间2023年8月28日晚23:00,云南大学古生物研究院副院长、云南省古生物研究重点实验室主任刘煜与其博士研究生Robert O’Flynn(英籍)为共同第一作者,刘煜与英国皇家科学院院士、伦敦自然历史博物馆世界著名古生物学家Gregory Edgecombe教授为共同通讯作者联合澄江化石地世界自然遗产管理委员会、英国莱斯特大学地质系等国内外机构,在著名学术期刊《当代生物学》(Current Biology)在线发表了题为“The early Cambrian Kylinxia zhangi and evolution of the arthropod head”的学术论文。

来自云南澄江生物群的章氏麒麟虾代表了节肢动物起源与早期演化过程中连接奇虾动物和节肢动物的关键过渡类型,具有重要的科学意义。该研究通过使用显微CT与计算机三维建模、虚拟解剖等技术完善并修订了前人对章氏麒麟虾(Kylinxia zhangi,图1)的头部形态描述,确认了其演化位置,并提出了关于早期节肢动物头部演化的新假说。

图1 章氏麒麟虾标本照片(左列)和对应的显微CT重建渲染图(右列)。比例尺:A,B,5 mm;C–F,10 mm。

新研究发现,该动物只有一只中眼和一对侧眼;前四对口后附肢均位于头部且均为双支型(图2)。此外,新研究还完善并修订了章氏麒麟虾的前附肢、躯干体节、尾部附肢等部位的形态及数量的描述。使用纳入新数据后的简约法进行系统发育分析,结果表明章氏麒麟虾和马明风筝虫(Fengzhenia mamingae)组成的单系群,并共同构成了Deuteropoda(即“上部”干群和冠群真节肢动物)的姊妹群。

图2 章氏麒麟虾头部特征。红色箭头和白色星号分别指示前骨片上部和下部;黄色箭头指示眼柄;白色箭头和红色圆点分别表示外肢(A2、A3和A4)和最前附肢后的头部附肢。红色虚线表示头/躯干边界。比例尺:A-E,1 mm;F–J,L,2 mm;K,5 mm。

奇虾动物(也称“射齿类动物”)与节肢动物统称为泛节肢动物,它们的头部因其可塑性和复杂性,对于理解其系统发育关系至关重要,但由于化石保存的质量和研究手段的限制,导致研究人员对化石上保存的结构信息的解释存在争议,因此也造成了对节肢动物的起源和早期演化上的种种争议。此次研究再次把显微CT技术、计算机三维建模和虚拟解剖技术应用到化石的研究中,深化了对早期节肢动物形态结构的认识,推进了对诸如“节肢动物头部起源与演化”等关键科学问题的解决。

图3 澄江生物群各种真节肢动物头部主要形态特征。A-E依次为延长抚仙湖虫(Fuxianhuia protensa)、多节尖峰虫(Jianfengia multisegmentalis)、迷人林乔利虫(Leanchoilia illecebrosa)、耳材海口虾(Haikoucaris ercaiensis)和耳形等刺虫(Isoxys auritus)。星号指示前骨片,红色和黄色箭头分别指向眼柄和最前附肢的附着位置。比例尺:A,D,2 mm;B,500 μm;C,250 μm;E,1 mm。

本研究由云南省自然科学基金202301AS070049、2015HA021等科研项目的资助。云南大学为论文第一单位,云南大学侯先光研究员、麦慧娟助理研究员、博士研究生余梦虓、硕士研究生庄淞棱(已毕业)、英国莱斯特大学地质系主任Mark Williams教授和澄江化石地世界自然遗产管理委员会郭进副研究馆员为合作作者。

云南网记者 崔庆波 党晓培

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