記者26日從云南大學獲悉，北京時間25日，美國《細胞》出版集團子刊《當代生物學》以報道形式在線發(fā)表了云南大學古生物研究院云南省古生物研究重點實驗室劉煜研究員、侯先光研究員、翟大有研究員與哈佛大學Javier Ortega-Hernández副教授共同完成的題為“寒武紀大附肢類真節(jié)肢動物中不完全發(fā)育的口板”的研究論文。此項研究利用顯微CT技術(shù)，為云南澄江節(jié)肢動物腿肢構(gòu)造的發(fā)育生物學研究打開了新的窗口。
節(jié)肢動物是顯生宙以來地球上物種多樣性最高的動物門類。在漫長的地球歷史時期，大多數(shù)曾經(jīng)在地球上生活過的節(jié)肢動物物種都由于各種原因而滅絕，幸存的部分則逐漸演化為今天的螯肢動物(蜘蛛、蝎子等)、多足動物(蜈蚣、馬陸等)和泛甲殼動物(蝦、蟹、昆蟲等)。
圖為澄江生物群迷人林喬利蟲幼蟲頭部CT三維圖像(左圖)及縱向解剖圖(右圖)。 云南大學供圖
云南昆明附近的寒武紀澄江生物群地層中保存了大量呈特異埋藏的化石標本，記錄了節(jié)肢動物等諸多后生動物門類在距今5.18億年前的寒武紀大爆發(fā)時期的繁盛。
一直以來，研究者們對澄江化石的形態(tài)學觀察主要局限于使用光學顯微鏡等傳統(tǒng)成像技術(shù)對化石表面上所保存的二維結(jié)構(gòu)的觀察上，而保存在化石標本內(nèi)部的動物身體結(jié)構(gòu)信息則只能通過耗時且具破壞性的鋼針修理等方法進行研究。正因為如此，研究者對早期節(jié)肢動物身體許多重要的精細結(jié)構(gòu)(如口板)是否真正存在這一科學問題，只能通過分支分析等方法進行推測。即便推測準確，研究者們也無法對這類精細結(jié)構(gòu)的真實形態(tài)進行展示。
現(xiàn)在，在高精度顯微CT的幫助下，研究人員得以通過無損的研究方式對澄江節(jié)肢動物身體的精細結(jié)構(gòu)進行任意角度的高精度復原與觀察，使用計算機三維軟件對它們的身體模型進行“虛擬解剖”并分離出身體的各部分結(jié)構(gòu)進行深入研究。
圖為澄江生物群迷人林喬利蟲幼蟲標本照片及CT三維圖像?！≡颇洗髮W供圖
本次發(fā)表的論文正是借助了顯微CT及計算機三維復原的手段，首次清晰揭示了寒武紀大附肢類節(jié)肢動物——迷人林喬利蟲頭部保存的口板等精細結(jié)構(gòu)。
此項研究的對象是該物種的兩枚呈三維立體保存的幼蟲化石，體長分別為5毫米及7毫米。研究發(fā)現(xiàn)，迷人林喬利蟲在體長僅為5毫米的幼蟲期，眼睛后長有一個明顯的口板，口板表面還長有一對小突起。
通過使用開源計算機三維復原軟件Drishti，研究人員對一枚體長僅為7毫米的迷人林喬利蟲幼蟲化石的大附肢進行擦除后發(fā)現(xiàn)，在該生長期動物口板在其頭部所占的比例有所減小，說明口板結(jié)構(gòu)在該物種的個體發(fā)育進程中有可能存在不完全發(fā)育的現(xiàn)象。這一細微結(jié)構(gòu)是使用傳統(tǒng)的研究手段無法觀察和研究的。此外，研究人員還對動物頭部進行了縱向數(shù)碼切割，發(fā)現(xiàn)了該口板結(jié)構(gòu)下往體內(nèi)延伸的狹窄的咽部通道，這與在該物種的成蟲標本上觀察到的情況一致。
隨后，研究人員將化石數(shù)據(jù)與現(xiàn)生節(jié)肢動物胚胎發(fā)育數(shù)據(jù)進行了對比研究，發(fā)現(xiàn)迷人林喬利蟲作為螯肢類節(jié)肢動物(如：蜘蛛、蝎子等)在寒武紀時期的代表，已經(jīng)進化出明顯的、與現(xiàn)生節(jié)肢動物口板同源的結(jié)構(gòu)。說明現(xiàn)生節(jié)肢動物中普遍存在的這一位于口前的突起構(gòu)造早在5.18億年前的干群螯肢動物中就已出現(xiàn)，為古生物學界、進化生物學界深入認識長久以來一直困擾著研究人員的節(jié)肢動物頭部問題提供了直接的化石證據(jù)。
此次發(fā)表的論文中，研究人員還就射齒類動物(如奇蝦)身體結(jié)構(gòu)中可能與真節(jié)肢動物口板同源的結(jié)構(gòu)展開了討論。射齒類動物的大爪肢是否是真節(jié)肢動物口板的同源結(jié)構(gòu)，是研究人員下一階段要解決的科學問題。(完)
