5.18億年前的云南蟲是個(gè)什么“蟲”？2022年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布

“從魚到人”演化關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在何時(shí)、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(huì)在江蘇南京發(fā)布“2022年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展”評(píng)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(dòng)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(xiàng)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(gè)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(gè)風(fēng)向標(biāo)?！敝袊派飳W(xué)會(huì)秘書長張?jiān)獎(jiǎng)痈嬖V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(gè)學(xué)科融合交叉的研究進(jìn)展。

云南蟲生態(tài)復(fù)原圖 中科院南京地質(zhì)古生物所供圖

迄今最原始脊椎動(dòng)物為5.18億年前云南蟲

現(xiàn)代脊椎動(dòng)物從何而來？最古老的脊椎動(dòng)物是什么？在地球生命演化的歷程中，有關(guān)脊椎動(dòng)物起源的問題始終是最吸引人的科學(xué)熱點(diǎn)。

演化生物學(xué)家通常根據(jù)現(xiàn)生頭索動(dòng)物文昌魚的特征，推測脊椎動(dòng)物的祖先是一類具有脊索、背神經(jīng)管和鰓裂的后口動(dòng)物。然而，這一假想的脊椎動(dòng)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(dòng)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(duì)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(xiàng)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(dòng)物群產(chǎn)出的云南蟲，其咽弓具有脊椎動(dòng)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(dòng)物的最原始類群。

研究團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(dòng)物：云南蟲。

通過對(duì)127塊云南蟲標(biāo)本的鰓弓結(jié)構(gòu)的再分析，研究團(tuán)隊(duì)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(dòng)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(dòng)物。

“研究成果支持了云南蟲是一種干群脊椎動(dòng)物，為脊椎動(dòng)物的起源和早期演化提供了關(guān)鍵證據(jù)，對(duì)脊椎動(dòng)物咽顱關(guān)鍵特征演化的探索將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！敝锌圃耗暇┑刭|(zhì)古生物研究所研究員趙方臣表示，從另一個(gè)角度看，該研究再一次展示了澄江動(dòng)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(dòng)物

▲2017年的《自然》封面文章提出皺囊蟲是最原始的后口動(dòng)物（圖片來源：Jian Han/Dinghua Yan）

5年前，一種只有毫米大小、長著一張大口的動(dòng)物登上了《自然》雜志封面，一度引發(fā)熱議。當(dāng)時(shí)的一項(xiàng)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。

▲最新研究繪制的皺囊蟲三維藝術(shù)復(fù)原圖（圖片來源：中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所）

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(duì)，通過對(duì)陜南約5.35億年前的微體化石皺囊蟲的深入研究，證實(shí)具有囊形體構(gòu)的皺囊蟲（約5.35億年前）是蛻皮動(dòng)物，揭示了囊形的體構(gòu)在蛻皮動(dòng)物祖先類型中出現(xiàn)，為蛻皮動(dòng)物體構(gòu)起源的研究提供了更多的可能性；同時(shí)證實(shí)了皺囊蟲不是最早的后口動(dòng)物，后口動(dòng)物亞界化石的首現(xiàn)時(shí)間仍應(yīng)在約5.18億年前（澄江動(dòng)物群）。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》雜志上。

▲對(duì)皺囊蟲化石解剖結(jié)構(gòu)的分析（圖片來源：參考資料[1]）

皺囊蟲曾被解釋為最早的后口動(dòng)物的關(guān)鍵特征，是此前研究認(rèn)為皺囊蟲具有“腮孔”。“皺囊蟲沒有腮孔，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(shí)，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(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)表明它和蛻皮動(dòng)物有更近的親緣關(guān)系。由此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，皺囊蟲更可能是蛻皮動(dòng)物，而不是后口動(dòng)物。

蛻皮動(dòng)物是原口動(dòng)物的一個(gè)分支，包括環(huán)神經(jīng)動(dòng)物（鰓曳蟲、蛔蟲等）和泛節(jié)肢動(dòng)物（三葉蟲、蜘蛛、蝦等）。已知最早的蛻皮動(dòng)物出現(xiàn)在寒武紀(jì)“幸運(yùn)期”，但都是環(huán)神經(jīng)動(dòng)物，皺囊蟲為已知最早的蛻皮動(dòng)物增添了全新類型。同時(shí)，皺囊蟲的“囊形”體構(gòu)明顯有別于其他蛻皮動(dòng)物的“蠕形”體構(gòu)，這表明“蠕形”并不是蛻皮動(dòng)物唯一的體構(gòu)類型，蛻皮動(dòng)物的最晚共同祖先也可能并非蠕形。

2022年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展

1.志留紀(jì)化石庫揭示早期有頜脊椎動(dòng)物崛起與多樣性

2.古基因組揭示新疆五千年來人群的形成歷史

3.超微結(jié)構(gòu)揭示云南蟲具有原始脊椎動(dòng)物咽部骨骼

4.皺囊蟲是早期蛻皮動(dòng)物，而不是最早的后口動(dòng)物

5.性選擇促進(jìn)長頸鹿類頭頸部特異性演化

6.四萬年前東亞現(xiàn)代人的顏料加工和創(chuàng)新性復(fù)合工具使用

7.中生代昆蟲關(guān)鍵生態(tài)行為的演化

8.世界首例老虎古基因組

9.大氣二氧化碳含量變化揭秘二疊紀(jì)末生物大滅絕機(jī)制

10.晚古生代冰室氣候下的全球變暖及海洋缺氧（并列進(jìn)展10）

10.三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交火山作用與陸地生態(tài)系統(tǒng)波動(dòng)影響（并列進(jìn)展10）

參考資料：

[1] Liu, Y., Carlisle, E., Zhang, H. et al. Saccorhytus is an early ecdysozoan and not the earliest deuterostome. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05107-z

[2] New evidence proves saccorhytus is ecdysozoan. Retrieved Aug. 17th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/961928

[3] 蛻皮動(dòng)物體構(gòu)起源研究取得進(jìn)展. Retrieved Aug. 18th, 2022 from https://www.cas.cn/syky/202208/t20220818_4844871.shtml