雲大研究團隊發現5.14億年前新寒武紀軟體動物揭密軟體動物起源
2024年8月2日,Science發表了雲南大學古生物研究院雲南省古生物研究重點實驗室馬曉婭團隊的最新研究成果。論文由雲南大學博士畢業生張光旭(第一作者)和導師馬曉婭研究員(共同通訊作者),與英國牛津大學Luke Parry副教授(共同通訊作者)和布里斯託大學Jakob Vinther博士(合作作者)共同合作完成。
研究團隊在雲南省東部5.14億年前的寒武紀關山生物群中發現並報導了一個新的寒武紀軟體動物,並命名為「多刺世山蟲(Shishania aculeata)」。多刺世山蟲的標本僅有幾厘米長,身體扁平,兩側對稱,呈橢圓形,無殼(類似於今天的蛞蝓),但其身體背部密密麻麻地覆蓋著由幾丁質構成的小尖錐骨片,腹面光滑,有寬大的、肌肉發達的腳(圖一和二)。
圖一:寒武紀多刺世山蟲(Shishania aculeata)化石標本
圖二:寒武紀多刺世山蟲(Shishania aculeata)的多方位復原圖
多刺世山蟲標本最早由雲南大學博士畢業生張光旭於2019年3月在雲南省富民縣首次發現。這些標本乍看之下並不起眼,他最初將其稱為“塑膠袋”,因為它們看起來像腐爛的小塑膠袋。但隨著研究團隊對這些化石進一步分析,研究團隊很快就驚訝地發現這些不起眼的化石標本是非常稀有的、保存了軟軀體的寒武紀軟體動物。
今天的軟體動物是動物界第二個大門,有八萬多個物種,形態極為多樣,包括蝸牛、河蚌、海螺、烏賊等物種。這種形態的多樣性和差異,為科學家了解軟體動物的起源和早期演化帶來了巨大挑戰,尤其是關於其生物礦化的殼的來源等重大科學問題一直存在著許多爭議。軟體動物在寒武紀早期迅速輻射演化,因此寒武紀軟體動物化石,特別是保存完好的軟體動物化石,可以為了解軟體動物的起源和早期演化提供重要的直接證據。然而,軟體動物身體柔軟,容易腐爛,很難形成完整的化石,在寒武紀也極為稀少,保存了軟軀體的完整寒武紀軟體動物化石極為罕見。多刺世山蟲的發現為理解軟體動物及其冠輪動物(如環節動物、軟體動物、苔蘚動物和腕足動物)的早期演化提供了重要資訊。
系統發育分析顯示多刺世山蟲為一個乾群軟體動物,顯示軟體動物的祖先應是平的,且背部佈滿了密集的中空幾丁質骨刺。同時,團隊透過運用一系列先進的成像和分析技術,揭示了錐形刺內部的微觀細節,顯示這些刺由一些微小的管道系統構成(圖三),直徑不到百分之一毫米,這種分泌硬質部分的方法與環節動物的剛毛的生長方式一致,證明不同冠輪動物中的硬質結構(例如剛毛和生物礦化的殼)都具有一個共同的起源。
圖三:寒武紀多刺世山蟲(Shishania aculeata)的錐形骨板和細微管狀構造
多刺世山蟲是最早的保存了軟軀體的軟體動物之一。它的發現和研究為了解軟體動物的早期演化提供了重要的新證據和理論,有助於理解軟體動物在寒武紀大爆發期間的快速多樣化過程。這個新發現也突顯了雲南省寒武紀岩石中特異保存的軟軀體化石的重要性,新的技術和方法可以幫助我們不斷揭示這些早期動物的秘密,為理解動物演化的早期階段提供重要線索。
此研究計畫獲得雲南省科技廳雲南大學「雙一流」建設聯合專案重大計畫(202301BF07001-021)的資金支持。論文連結:https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0059