5亿岁的云南虫身份确定 被写入脊椎动物“家谱”(2)
针对云南虫分类位置之谜,在常规的形态学研究无法达成共识的情况下,研究团队利用三维X射线断层扫描显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜等多种现代实验技术手段进行研究,希望从微观解剖学结构着手去破解这一谜题。
中国科学院南京地质古生物研究所研究员赵方臣展示原始脊椎动物云南虫化石
距今约5.05亿年的加拿大布尔吉斯页岩动物群和距今约5.18亿年的中国云南澄江动物群,有丰富的、保存精美的以软躯体结构为特征的动物化石。
位于我国云南的澄江动物群,保存了大量脊椎动物的祖先类群。
“脊椎动物颌的起源,也困扰了学界很久。19世纪初,有科学家提出设想,认为在漫长的演化中,鳃弓演化出颌弓和与舌弓,但此前一直没有找到化石记录佐证。”姜宝玉介绍,随后的科学发现却让人对这一假说提出质疑。
在此之后,中国学者陈均远等人在昆明海口地区又发现了大量云南虫新标本。基于这些标本更加精细的解剖学结构,他们将云南虫归为原始有头类,认为其演化位置介于头索动物文昌鱼和脊椎动物七鳃鳗之间。这一成果1999年在《自然》杂志发表后,在学界掀起了有关云南虫分类位置的大讨论。
1995年,《自然》杂志曾发表研究,研究将云南虫作为最早的脊索动物。《纽约时报》和《科学周刊》还对此作了专题评述。
由此可见,作为现生脊椎动物最古老的近亲,云南虫为揭示脊椎动物的起源和早期演化提供了关键证据,对脊椎动物颌和其他关键特征演化的探索均将产生深远的影响。
此次成果也得到了《科学》杂志审稿人的高度评价:“这是对科学的重大贡献,该论文将成为古脊椎动物学的一篇关键论文,展示了人们期待已久的、最可信的解剖结构化石证据,解决了寒武纪干群脊椎动物争议问题。他们所展示的信息是一个里程碑,在未来的许多年里,即使更高分辨率的研究也难以超越。”
中新社记者 泱波摄/视觉中国供图
从形态上看,云南虫有点类似现在的蠕虫,它们身体侧扁,一般只有3厘米至4厘米长。
研究团队对海口地区产出的127块云南虫标本的鳃弓结构进行了分析,首次在云南虫咽弓上发现了微纳尺度三维保存的叠盘状细胞结构和蛋白微原纤维构造。这证明云南虫具有脊椎动物独有的、由细胞软骨构成的咽弓,属于原始脊椎动物。
“叠盘状细胞结构是软骨细胞独特的排列方式,而蛋白微原纤维是脊椎动物软骨常见的细胞间基质的纤维结构。这两个特征证明云南虫具有脊椎动物独有的、由细胞软骨构成的咽弓,表明云南虫属于原始脊椎动物。”姜宝玉说。