5亿年前“深海冰淇淋”认祖归宗

近日,中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员课题组的孙海静博士后和赵方臣研究员与英国杜伦大学Martin Smith 博士等人合作,对发现于我国寒武纪澄江生物群中一种具有肉茎结构的软舌螺动物新物种——云南肉茎螺开展了形态学和系统学研究,表明软舌螺动物与腕足动物具有亲缘关系。

5亿年前“深海冰淇淋”认祖归宗

软舌螺动物是地球上出现最早的、具矿化外壳的两侧对称动物代表,是古生代海洋中的常见类群,在寒武纪尤为繁盛。与诸多身形庞大、外表华丽的海洋物种相比,平均身长只有15 毫米的软舌螺的外貌并不起眼,其锥状的外壳包裹着软体,形似迷你版的“冰淇淋甜筒”。赵方臣研究员告诉记者,它是海底很多动物的“粮食”,所以也被科学家开玩笑地称为“寒武纪的大米”。因为其他动物粪便的化石当中时常能看到软舌螺的壳。

由于缺乏软体组织等解剖学信息,软舌螺类在动物系统树中的位置长期处于争论和未定状态。通常被认为属于软体动物门,或者一个与星虫动物门有亲缘关系的独立动物门。近来,有学者发现大量保存触手结构的软舌螺类化石,提出软舌螺动物与触手冠类帚腕动物超门具有亲缘关系,但其准确的分类位置仍尚无定论。

此次在距今5.18 亿年前的澄江生物群中首次发现的云南肉茎螺属于直管螺类,通过始端肉茎状结构营底栖固着和滤食的生活方式。孙海静博士告诉记者,云南肉茎螺的始端固着结构与腕足动物的肉茎特征极为相似,且两侧对称的口盖和锥壳可与腕足动物背腹壳类比。这一新的发现为解决软舌螺动物的系统关系提供了重要证据。

为进一步准确分析软舌螺动物的系统分类位置,研究小组建立了涵盖11 个相关动物类群的54 个属种、225 个形态特征的数据集,应用简约法开展了生物谱系分析。结果显示,软舌螺动物为单系群,与腕足动物门相似,两者均具有固着的肉茎结构、双瓣壳身体构型、封闭的过滤腔及分化的绞合区等特征。孙海静表示,但因其缺少腕足动物的共源性状,如幼体阶段胎壳上的刚毛及固着结构、成体阶段的低铰合面(假铰合面),以及鞍形卷曲的触手冠等特征,因而难以归入腕足动物门,可能属于腕足动物祖先类型(干群)。

分析还表明,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。同时,该研究还显示具肉茎的云南肉茎螺属于软舌螺动物的原始类型,后期的软舌螺类及其他直管螺类均失去了肉茎及盘状胎壳特征。


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