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寒武纪“带羽毛海葵”解绎刺胞动物演化史

 
 
寒武纪“带羽毛海葵”解绎刺胞动物演化史  
 

寒武纪“带羽毛海葵”解绎刺胞动物演化史

寒武纪中华先光海葵三维复原模型(供图:李唤珍、欧强)

中国地质大学(北京)、西北大学及德国卡塞尔大学联合科研团队,根据澄江生物群“中华先光海葵”形态细节的新发现,揭露了一种已绝灭的躯体构型,并还原了刺胞动物的早期演化轨迹,成为早期生命研究领域的又一项重要成果。北京时间8月2日凌晨,该成果发表在《美国科学院院报》(PNAS)上。

人们常见的珊瑚、海葵、水螅、水母之类的生物,就属于刺胞动物。其门种类超过10000种,绝大部分为海生肉食动物,通过密布在触手表面的刺细胞麻痹、掠杀小型生物,在现代海洋中具有非常重要的生态位置。一些刺胞动物还享誉世界之最,如澳大利亚箱水母为毒性最大的动物,狮鬃水母为已知个体最长的动物(大于36米),灯塔水母被认为可能是最长寿的动物。刺胞动物位于地球“动物谱系树”的根部,对研究整个动物界的起源和早期演化至关重要。正因如此,刺胞动物的早期化石记录备受学术界关注。

中国地质大学(北京)早期生命演化实验室研究人员、论文的第一兼通讯作者欧强向《中国科学报》记者介绍,他们通过寒武纪早期澄江生物群(距今约5.2亿年)中华先光海葵多枚化石标本的研究,发现了其中“令人振奋的形态特征”——复杂的羽状触手,触手两侧具互生式分支,而分支两侧具密集的纤毛;具隔膜、单一开口的消化循环腔;具独立内腔及基底凹陷的固着器;辐射对称的体制等。这些特征指示了一种已绝灭的动物躯体构型。

基于中华先光海葵的新性状,研究者通过贝叶斯推断法对其谱系地位进行分析认为,中华先光海葵代表刺胞动物门的一个基干类群,为该门类的寒武纪先驱分子。

欧强说,这一结论对于刺胞动物的形态及生态的演化历史有重要的指示意义。首先,从中华先光海葵的水螅体形及分隔的消化腔推测,刺胞动物的祖先类型为水螅型而非水母型,支持现代分子生物学的“水螅假说”。其次,始祖型刺胞动物与其现代后裔的摄食策略可能大相径庭。

“现代刺胞动物绝大部分为掠食性,通过触手表面的刺细胞毒杀并捕食小型猎物;中华先光海葵的触手则具有互生的分枝并且密布纤毛,与现代纤毛滤食型动物,如龙介虫、缨鳃虫、杆壁虫等的触手结构非常相似,因此,先光海葵并非类似现代海葵的凶猛肉食者,而是温和无害的滤食者——通过羽状触手过滤海水中的悬浮食物颗粒。”欧强说。

研究者推测,羽状滤食触手可能为原始性状,而具刺丝囊的掠食触手为衍生特征。此外,中华先光海葵独特的性状组合增加了刺胞动物全群的形态分异度。

该项研究受到新世纪优秀人才支持计划、国家自然科学基金、德国洪堡基金会资助。

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