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寒武纪冠轮类(腕足、帚虫和托莫特壳类)研究取得重大进展

腕足动物是古生代海洋底栖生物群落中最重要的冠轮类无脊椎动物,历经地史中最残酷的五次生物集群灭绝事件(mass extinction)而不灭。他们身披双壳,两侧对称,是后生动物中唯一不分节且包含两类矿化壳体(包括磷酸盐质壳和碳酸钙质壳)的后生动物门类,发育上又兼具有原口动物和后口动物的共同特点。那么如此重要而又特殊的动物门类,它们不同矿化形式的壳体是如何演化而来的呢,是独立起源的,还是相互演化的,是否存在未矿化的祖先形态?如果这样,它们的祖先形态如何,又是怎样生活的呢?目前主要有两种假说:一种假说认为腕足动物具有穴居的帚虫状祖先,另一种假说认为腕足动物起源于五亿多年前表栖固着生活的椎管状托莫特壳(tommotiids)类。

历经十余年的发掘和研究,西北大学大陆动力学国家重点实验室和中科院南京古生物研究所组成的国内研究团队在澄江化石库发现了700多枚新的砂质、多节、具触手的椎管状化石,经研究命名为精美玉玕囊形贝(Yuganotheca elegans gen.et sp.nov.),以纪念已故腕足动物研究专家金玉玕院士。最近,联合瑞典、英国和澳大利亚等国际学者,论证了玉玕囊形贝躯体四分,包括柔软的成对瓣壳(valves)、环状的中领(collar)和下部坚硬的椎管(conical tube)以及身体末端蠕虫状的肉茎(pedicle)。通过化石解剖研究发现玉玕囊形贝具有与腕足动物形态相似的壳体形态,壳体边缘具刚毛,壳内包含马蹄形的纤毛环(Lophophore),内表面覆盖有羽状的脉管(vascular canals)。特别重要的是壳体、中领和下椎管的外表面总是胶结有30-120µm的硅质砂屑颗粒,其分布、大小和形态又与现生帚虫动物身体表面胶结的碎屑颗粒相一致。经SEM、BSEM、化石切片、能谱和TNT聚类分析,认为精美玉玕嚢形贝代表一类与帚虫动物紧密相关,兼具有不同腕足动物亚门和寒武纪托莫特壳(tommotiids)的触手冠动物。这一化石的发现表明腕足动物起源于一类底栖固着生活的、躯体砂质胶结的缺乏生物矿化的触手冠动物,从而挑战了早期的学者提出的BF假说,即Halkieria状的祖先。评审专家认为这些化石代表了分子生物学家和古生物学家心中期盼已久的腕足动物"始祖鸟"化石,为解决腕足动物的起源和后生动物的矿化发生以及冠轮类动物(Lophotrochozoa)之间的系统关系提供了重要的化石依据。

该研究2014年5月15日星期四在线发表在Nature出版集团2011年创刊的综合性、开放性期刊科学报告《Scientific reports》上。

 

原文链接:http://www.nature.com/srep/2014/140428/srep04682/full/srep04682.html