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西北大学舒德干团队发现冠状皱囊动物

中国学术期刊网【科研进展】 编辑:天问 自然杂志 2017-11-13西北大学舒德干团队发现冠状皱囊动物原文刊载在《自然杂志》,经中国学术期刊网小编精心整理,仅供您参考。

冠状皱囊动物(Saccorhytus coronarius),一种生活于距今5.35亿年前中国陕西的古老海洋中微型生物,这一最古老的原始后口动物,成为已知最早期的微型人类远祖至亲。 文章的通讯作者舒德干这样评价该研究成果的意义。

冠状皱囊动物(Saccorhytus coronarius)的艺术复原图(Credit: S Conway Morris / Jian Han)

该重要研究成果由西北大学早期生命研究团队和剑桥大学、中国地质大学(北京)等单位合作完成,于2017年1月30日以封面亮点文章的形式在线发表于英国《自然》杂志(Nature)。

科学界已有共识,地球上所有动物共同构成了在亲缘上彼此关联的动物界或动物谱系树。动物界中数以亿计的古今成员依其谱系演化关系可以归并为基础动物、原口动物、后口动物三个亚界。大部分早期后口动物类群可以追溯到距今5.2~5.1亿年前,当时后口动物已经出现分化,不仅出现了最终演化出人类的脊椎动物,还有海鞘,棘皮动物(如海星和海胆),半索动物(如柱头虫)。这也使得分辨出哪个类群出现更早以及后口动物共同祖先可能的样子极其困难。

最新报道的冠状皱囊动物的微体化石发现于陕西省,属于陕西南部宽川铺生物群的一员,距今5.35亿年,早于其他所有的后口动物类群。研究团队运用酸蚀法将微体化石从周围岩石中分离出来,并利用显微电镜、显微扫描电镜等技术对冠状皱囊动物进行了深入研究,并最终重构出冠状皱囊动物的样子和生活状态。

皱囊动物演化树(图片来源:西北大学)

冠状皱囊动物,呈椭球形,成体大小约1毫米,腹面具有可伸缩的大大的、环状口部,表面有4对体锥,却无尾部和肛门。最重要的是,它出现了被认为是鳃裂构造雏型的成对排水鳃孔。所有特征显示,这种最古老、最原始的后口动物,很可能就是科学界期盼已久的后口动物亚界的一个根。

在寒武纪早期,陕西南部应该是一片浅海,而冠状皱囊动物是如此微小,很可能生活在海床的沉积物颗粒之间。研究还表明,冠状皱囊动物的身体两侧对称——该特征被它的许多后裔所继承,包括我们人类自身——并且覆盖有薄的、相对柔韧的皮肤。这也意味着它们多少有些肌肉,因此,科学家推断,它们可进行收缩性运动,可以以蠕动的方式四处活动。相对于身体的其他部分,皱囊动物的口很大,可能直接吞噬食物颗粒甚至其他微生物。尽管它们取食和排掉废物的方式相当原始,但这或许是它们最显著的特征。

“数百万年来,人类近祖从古猿进化到现代人类,在基因组和形态学仅仅经历了一些小修小补的改良,而人类远祖在进化上的里程碑式创新则主要发生在5亿多年前的寒武纪大爆发。5.2亿年前,澄江动物群中的‘天下第一鱼——昆明鱼目’代表着刚刚创造出头脑和原始脊椎的‘宏型’人类祖先;而5.35亿年前的皱囊动物应该与创造雏形鳃裂的微型人类远祖亲密相关。”舒德干说。

借助生物学和古生物学信息构建动物谱系树并探寻其起源,是理清人类远古祖先演化脉络的前提。由西北大学地质学系舒德干院士领军的早期生命研究团队经过多年来对云南澄江生物群的研究,在国际上首次揭示出脊椎动物、头索动物、尾索动物、棘皮动物、古虫动物等后口动物亚界几乎所有门类的原始代表,进而首次构建了完整的早期动物树框架图,并提出三幕式寒武纪大爆发依次形成三个动物亚界的新假说,为人类探索早期远祖的来龙去脉提供了基础证据。

自1996年起,该团队先后在《自然》《科学》杂志上连续发表了13篇研究论文,其中《中国发现具有“节肢”的早寒武世叶足动物》成果在《自然》杂志2011年2月24 日以封面论文形式发表。另有3篇以《自然》Article长文形式发表。其中2项成果获得中国十大科技进展,2项成果获得中国高校十大科技进展。团队先后于2003年、2016年获得国家自然科学一等奖、二等奖。团队先后于2003年、2016年获得国家自然科学一等奖、二等奖。

自1996年起,舒德干研究团队已先后在Nature、Science杂志上发表了13篇研究论文

此次在陕南宽川铺生物群微型动物化石的研究发现,开启了毫米级微型后口动物始祖研究的新篇章。
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