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软舌螺的寻亲之旅

文章来源:中国科学报   发布时间:2018-11-02  【字号:     】  

澄江生物群中的云南肉茎螺

云南肉茎螺的系统发育位置示意图

  很久以来,一种已经灭绝的古生物——软舌螺动物的分类位置一直存在争议。然而,中科院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎课题组的孙海静博士后和研究员赵方臣与英国杜伦大学Martin Smith博士等人合作,在深入研究“云南肉茎螺”之后,为其找到了“亲属”,研究表明软舌螺动物与腕足动物具有亲缘关系。

  近日,该成果在英国《皇家学会学报B辑:生物科学》(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)上发表。

  被忽视的“肉茎”

  论文中的主角“云南肉茎螺”最初是在一块一直被当作软舌螺动物腹脊偶线带螺描述的标本中发现的。2016年底,中科院南京地质古生物研究所博士曾晗在给标本照相时发现了一块具有肉茎的软舌螺标本,并将其交给同课题组博士后孙海静。随后,孙海静又在整理其他标本时发现了更多同类型的标本。

  “根据壳体形态和肉茎结构,我认为这是软舌螺动物的新类群。”孙海静告诉《中国科学报》记者。9月26日,孙海静在与研究员赵方臣等人一起发表的论文中,以发现地云南为名,将这种新类群命名为“云南肉茎螺”。

  要弄清“云南肉茎螺”与其他软舌螺动物之间的区别,首先要清楚软舌螺动物的特征。作为地球上出现最早的、具矿化外壳的两侧对称动物代表,软舌螺动物是古生代海洋中的常见类群,在距今约5.41亿年前的寒武纪初期就已出现。

  寒武纪海洋中生存着种类繁多的软舌螺动物。这一点从目前我国已发现的该时期的软舌螺中可窥一斑,据不完全统计,我国寒武纪已报道软舌螺大约67属193种。但可惜的是,在2.52亿年前,曾繁荣一时的软舌螺在“二叠纪大灭绝”中也未能幸免于难。

  如今出现在化石中的软舌螺动物大小不一,其身长一般由几毫米到几十毫米不等,它的软体被锥状的外壳包裹,形状与冰淇淋甜筒很是相似,作用也与冰淇淋相似——被其他海洋动物当作食物。

  但这次发现的“云南肉茎螺”的外形却与其他软舌螺有些区别,在锥状的外壳末端长出一条肉茎,像小尾巴一样。但与陆地动物的尾巴功能不同,不是为了保持身体平衡,而是帮它固定在海底,靠滤食海里的一些有机颗粒生存。

  像尾巴一样的肉茎是之前发现的其他软舌螺动物不具有的特征,所以,“云南肉茎螺”被定义为新类群。

  新发现帮助软舌螺动物寻亲

  “云南肉茎螺”的发现,不仅为软舌螺动物演化提供了证据,而且还帮助它们找到了亲属。要知道,自1840年软舌螺动物被首次描述以来,它们的分类位置就一直存在争议。

  目前,学术界主要观点有两种:一种认为软舌螺属于软体动物;另一种则认为其属于独立的门,但可以和星虫动物比较。直到2017年,该领域学者Joseph Moysiuk等分析了超过1500个在加拿大和美国挖掘出来的化石标本后,发现了软舌螺动物中的触手状结构,推翻了前人观点。他们认为软舌螺属于触手冠动物,与帚虫和腕足动物一支具有较近的亲缘关系。但是这一发现依然没有确定软舌螺动物在系统树中的确切位置。

  “造成这一困难的原因,是因为软舌螺动物是最早出现的具有钙质外骨骼的冠轮动物代表,但长期以来,这类动物保存的解剖学信息比较少,所以才造成其分类位置一直难以确定。”孙海静解释说。

  而此次发现的“云南肉茎螺”,其肉茎结构与腕足动物的肉茎结构非常相似,为解决其亲缘关系提供了非常重要的信息。而且,结合其他的生物学特征,比如两侧对称的双瓣壳体构、封闭的过滤腔、分化的主基区等都可以与腕足动物类比,所以研究人员推断其与腕足动物或有亲缘关系。但为了更为客观地解决其分类位置问题,研究人员建立了一个涵盖225个特征、54个冠轮动物类群的数据集。通过谱系分析,他们发现软舌螺动物属于腕足动物祖先类型(干群)。

  解决亲缘问题有助研究起源与演化

  在找到软舌螺“亲属”的同时,研究人员还发现,软舌螺动物及腕足动物可能均由寒武纪早期出现的托莫特壳类演化而来,且肉茎结构为单系起源;而此前被赋予重要演化意义的壳壁细管状结构及壳疹结构,在帚腕动物超门中则为多系起源。

  不仅如此,孙海静等人还认为“云南肉茎螺”属于软舌螺动物的原始类型,软舌螺类及其他直管螺类后期失去了肉茎及盘状胎壳特征。而且,“云南肉茎螺”属于直管螺类,而此前发现的直管螺类肠道为沉积物充填的复杂回形肠,被认为属于食沉积物或有机碎屑的生物,但此次发现的“云南肉茎螺”表明直管螺类也存在滤食类群。

  “此前软舌螺动物普遍被认为属于海底可以缓慢移动的动物,它们的摄食方式多种多样,除了滤食,还可以食腐、食碎屑及沉积物。”孙海静表示。

  虽然新发现为以前存疑的不少问题找到了答案,但孙海静表示研究尚未结束:“因为古生物研究受限于材料,现在的结论是基于目前所能收集到的信息分析所得到的结果,随着未来新材料的发现和新技术手段的应用,或许我们会有更多新的认识。就目前而言,解决了软舌螺动物的亲缘关系问题,对进一步研究其起源和演化至关重要。”

  郭刚制图




(责任编辑:侯茜)

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