2022年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布——這些古生物之謎被揭開
光明日報記者 蘇雁 光明日報通訊員 姬尊雨
“從魚到人”演化關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在何時、何地,又是如何發(fā)生的?長頸鹿的脖子為何那么長?距今43500年前的古代老虎長什么樣?3月17日,中國古生物學(xué)會在江蘇南京發(fā)布“2022年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展”評選結(jié)果,如上謎題被一一解答。
本次入選成果由中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、北京大學(xué)、南京大學(xué)、長安大學(xué)等科研院所和高校領(lǐng)銜完成?!笆筮M(jìn)展”從31項提名成果中選出,進(jìn)展涉及自寒武紀(jì)到第四紀(jì)的多個地質(zhì)年代。
“自2017年‘十大進(jìn)展’首次發(fā)布以來,中國古生物學(xué)十大進(jìn)展已經(jīng)成為世界古生物學(xué)的一個風(fēng)向標(biāo)?!敝袊派飳W(xué)會秘書長張元動告訴記者,除古生物學(xué)外,本次“十大進(jìn)展”還涉及非常多的相關(guān)學(xué)科,例如地層學(xué)、古生態(tài)學(xué)、古人類學(xué)、地球化學(xué)以及大地構(gòu)造學(xué)等,是十幾個學(xué)科融合交叉的研究進(jìn)展。
迄今最原始脊椎動物為5.18億年前云南蟲
現(xiàn)代脊椎動物從何而來?最古老的脊椎動物是什么?在地球生命演化的歷程中,有關(guān)脊椎動物起源的問題始終是最吸引人的科學(xué)熱點。
演化生物學(xué)家通常根據(jù)現(xiàn)生頭索動物文昌魚的特征,推測脊椎動物的祖先是一類具有脊索、背神經(jīng)管和鰓裂的后口動物。然而,這一假想的脊椎動物祖先始終沒有得到化石證據(jù)的支撐。
這些重大古生物學(xué)問題的謎底,藏在位于我國云南的澄江動物群中。2022年7月8日,由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎領(lǐng)導(dǎo)的“地球-生命系統(tǒng)早期演化”研究團(tuán)隊和南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授姜寶玉課題組密切合作完成的一項研究成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志。研究發(fā)現(xiàn),5.18億年前的寒武紀(jì)澄江動物群產(chǎn)出的云南蟲,其咽弓具有脊椎動物獨(dú)有的細(xì)胞軟骨結(jié)構(gòu),確認(rèn)了云南蟲是脊椎動物的最原始類群。
研究團(tuán)隊利用三維X射線斷層掃描顯微鏡、傅立葉紅外光譜、拉曼光譜、掃描電鏡和透射電鏡等多種現(xiàn)代實驗技術(shù)手段,從微觀解剖學(xué)結(jié)構(gòu)上重新研究了一種此前分類存疑的動物:云南蟲。
通過對127塊云南蟲標(biāo)本的鰓弓結(jié)構(gòu)的再分析,研究團(tuán)隊首次在云南蟲咽弓上發(fā)現(xiàn)了微納尺度三維保存的疊盤狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)和蛋白微原纖維構(gòu)造,證明云南蟲具有脊椎動物獨(dú)有的、由細(xì)胞軟骨構(gòu)成的咽弓,表明云南蟲屬于原始脊椎動物。
“研究成果支持了云南蟲是一種干群脊椎動物,為脊椎動物的起源和早期演化提供了關(guān)鍵證據(jù),對脊椎動物咽顱關(guān)鍵特征演化的探索將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員趙方臣表示,從另一個角度看,該研究再一次展示了澄江動物群化石具有保存微納尺度精細(xì)生物學(xué)結(jié)構(gòu)的潛力。
5.35億年前化石表明皺囊蟲更可能是蛻皮動物
5年前,一種只有毫米大小、長著一張大口的動物登上了《自然》雜志封面,一度引發(fā)熱議。當(dāng)時的一項研究認(rèn)為,這種名為“皺囊蟲”的微體生物是最原始的后口生物,被認(rèn)為是人類遠(yuǎn)祖的至親。
但2022年8月,由長安大學(xué)、中科院南京地質(zhì)古生物研究所等國內(nèi)外科研人員組成的研究團(tuán)隊,通過對陜南約5.35億年前的微體化石皺囊蟲的深入研究,證實具有囊形體構(gòu)的皺囊蟲(約5.35億年前)是蛻皮動物,揭示了囊形的體構(gòu)在蛻皮動物祖先類型中出現(xiàn),為蛻皮動物體構(gòu)起源的研究提供了更多的可能性;同時證實了皺囊蟲不是最早的后口動物,后口動物亞界化石的首現(xiàn)時間仍應(yīng)在約5.18億年前(澄江動物群)。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》雜志上。
皺囊蟲曾被解釋為最早的后口動物的關(guān)鍵特征,是此前研究認(rèn)為皺囊蟲具有“腮孔”?!鞍櫮蚁x沒有腮孔,曾被解釋為腮孔的結(jié)構(gòu)很可能是封閉的具刺骨板在化石化過程中磨損形成的孔狀結(jié)構(gòu)?!敝锌圃耗暇┑刭|(zhì)古生物研究所研究員張華僑告訴記者,同時,皺囊蟲的發(fā)育表皮、上皮不具纖毛、末端的口和環(huán)口的輻射對稱排列的結(jié)構(gòu)表明它和蛻皮動物有更近的親緣關(guān)系。由此,研究團(tuán)隊認(rèn)為,皺囊蟲更可能是蛻皮動物,而不是后口動物。
蛻皮動物是原口動物的一個分支,包括環(huán)神經(jīng)動物(鰓曳蟲、蛔蟲等)和泛節(jié)肢動物(三葉蟲、蜘蛛、蝦等)。已知最早的蛻皮動物出現(xiàn)在寒武紀(jì)“幸運(yùn)期”,但都是環(huán)神經(jīng)動物,皺囊蟲為已知最早的蛻皮動物增添了全新類型。同時,皺囊蟲的“囊形”體構(gòu)明顯有別于其他蛻皮動物的“蠕形”體構(gòu),這表明“蠕形”并不是蛻皮動物唯一的體構(gòu)類型,蛻皮動物的最晚共同祖先也可能并非蠕形。
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