記者26日從云南大學(xué)獲悉，北京時(shí)間25日，美國(guó)《細(xì)胞》出版集團(tuán)子刊《當(dāng)代生物學(xué)》以報(bào)道形式在線發(fā)表了云南大學(xué)古生物研究院云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉煜研究員、侯先光研究員、翟大有研究員與哈佛大學(xué)Javier Ortega-Hernández副教授共同完成的題為“寒武紀(jì)大附肢類(lèi)真節(jié)肢動(dòng)物中不完全發(fā)育的口板”的研究論文。此項(xiàng)研究利用顯微CT技術(shù)，為云南澄江節(jié)肢動(dòng)物腿肢構(gòu)造的發(fā)育生物學(xué)研究打開(kāi)了新的窗口。
節(jié)肢動(dòng)物是顯生宙以來(lái)地球上物種多樣性最高的動(dòng)物門(mén)類(lèi)。在漫長(zhǎng)的地球歷史時(shí)期，大多數(shù)曾經(jīng)在地球上生活過(guò)的節(jié)肢動(dòng)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(dòng)物(蜘蛛、蝎子等)、多足動(dòng)物(蜈蚣、馬陸等)和泛甲殼動(dòng)物(蝦、蟹、昆蟲(chóng)等)。
圖為澄江生物群迷人林喬利蟲(chóng)幼蟲(chóng)頭部CT三維圖像(左圖)及縱向解剖圖(右圖)?！≡颇洗髮W(xué)供圖
云南昆明附近的寒武紀(jì)澄江生物群地層中保存了大量呈特異埋藏的化石標(biāo)本，記錄了節(jié)肢動(dòng)物等諸多后生動(dòng)物門(mén)類(lèi)在距今5.18億年前的寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期的繁盛。
一直以來(lái)，研究者們對(duì)澄江化石的形態(tài)學(xué)觀察主要局限于使用光學(xué)顯微鏡等傳統(tǒng)成像技術(shù)對(duì)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(biāo)本內(nèi)部的動(dòng)物身體結(jié)構(gòu)信息則只能通過(guò)耗時(shí)且具破壞性的鋼針修理等方法進(jìn)行研究。正因?yàn)槿绱耍芯空邔?duì)早期節(jié)肢動(dòng)物身體許多重要的精細(xì)結(jié)構(gòu)(如口板)是否真正存在這一科學(xué)問(wèn)題，只能通過(guò)分支分析等方法進(jìn)行推測(cè)。即便推測(cè)準(zhǔn)確，研究者們也無(wú)法對(duì)這類(lèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)的真實(shí)形態(tài)進(jìn)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(guò)無(wú)損的研究方式對(duì)澄江節(jié)肢動(dòng)物身體的精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意角度的高精度復(fù)原與觀察，使用計(jì)算機(jī)三維軟件對(duì)它們的身體模型進(jìn)行“虛擬解剖”并分離出身體的各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。
圖為澄江生物群迷人林喬利蟲(chóng)幼蟲(chóng)標(biāo)本照片及CT三維圖像?！≡颇洗髮W(xué)供圖
本次發(fā)表的論文正是借助了顯微CT及計(jì)算機(jī)三維復(fù)原的手段，首次清晰揭示了寒武紀(jì)大附肢類(lèi)節(jié)肢動(dòng)物——迷人林喬利蟲(chóng)頭部保存的口板等精細(xì)結(jié)構(gòu)。
此項(xiàng)研究的對(duì)象是該物種的兩枚呈三維立體保存的幼蟲(chóng)化石，體長(zhǎng)分別為5毫米及7毫米。研究發(fā)現(xiàn)，迷人林喬利蟲(chóng)在體長(zhǎng)僅為5毫米的幼蟲(chóng)期，眼睛后長(zhǎng)有一個(gè)明顯的口板，口板表面還長(zhǎng)有一對(duì)小突起。
通過(guò)使用開(kāi)源計(jì)算機(jī)三維復(fù)原軟件Drishti，研究人員對(duì)一枚體長(zhǎng)僅為7毫米的迷人林喬利蟲(chóng)幼蟲(chóng)化石的大附肢進(jìn)行擦除后發(fā)現(xiàn)，在該生長(zhǎng)期動(dòng)物口板在其頭部所占的比例有所減小，說(shuō)明口板結(jié)構(gòu)在該物種的個(gè)體發(fā)育進(jìn)程中有可能存在不完全發(fā)育的現(xiàn)象。這一細(xì)微結(jié)構(gòu)是使用傳統(tǒng)的研究手段無(wú)法觀察和研究的。此外，研究人員還對(duì)動(dòng)物頭部進(jìn)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(chóng)標(biāo)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(dòng)物胚胎發(fā)育數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)迷人林喬利蟲(chóng)作為螯肢類(lèi)節(jié)肢動(dòng)物(如：蜘蛛、蝎子等)在寒武紀(jì)時(shí)期的代表，已經(jīng)進(jìn)化出明顯的、與現(xiàn)生節(jié)肢動(dòng)物口板同源的結(jié)構(gòu)。說(shuō)明現(xiàn)生節(jié)肢動(dòng)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(dòng)物中就已出現(xiàn)，為古生物學(xué)界、進(jìn)化生物學(xué)界深入認(rèn)識(shí)長(zhǎng)久以來(lái)一直困擾著研究人員的節(jié)肢動(dòng)物頭部問(wèn)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(lèi)動(dòng)物(如奇蝦)身體結(jié)構(gòu)中可能與真節(jié)肢動(dòng)物口板同源的結(jié)構(gòu)展開(kāi)了討論。射齒類(lèi)動(dòng)物的大爪肢是否是真節(jié)肢動(dòng)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(xué)問(wèn)題。(完)
