作者:Karma Nanglu 来源:《自然—通讯》 发布时间:2023/7/10 13:56:30
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5亿年前化石可能推迟脊椎动物起源时间

 

古被膜动物化石有一个囊状的身体和一对虹吸管,很像今天的被膜动物。图片来源:NANGLU ET AL.

近日在《自然—通讯》发表的一篇论文中,美国哈佛大学古生物学家Karma Nanglu与合著者报告说,一个保存完好的5亿年前的化石与今天的一些被膜动物非常相似——有两个虹吸管过滤水中的有机颗粒,复杂的肌肉组织控制着虹吸管。这一发现为早期被囊动物的时间和发育提供了线索,甚至可能推迟被囊动物包括人类在内的脊椎动物的起源日期。

“它看起来就像一只昨天死去的被膜动物,只是碰巧摔倒在岩石上。”没有参与这项研究的美国普林斯顿大学的发育生物学家尼Nicholas Treen说。

2019年,一块手指大小的化石落在Nanglu的桌子上。他专门研究寒武纪和奥陶纪,今天的许多动物形态都是在那个时期出现的。这个标本在美国盐湖城自然历史博物馆的抽屉里放了很多年。它的发现者是从犹他州西部一个富含化石的寒武纪石灰岩层中取出的,他们认为它可能是一种海鞘或被膜动物——一种与所有脊椎动物有着共同远祖的海洋无脊椎动物。

“在整个5亿年有记录的历史中,这种动物基本上没有化石记录。”Nanglu兴奋地说。

如今,大约3000种被膜动物生活在几乎所有的海洋栖息地。它们大多数生命周期由两部分组成——一个自由游动的蝌蚪状幼虫,再定居并蜕变成静止的成虫。被膜动物的幼虫有脊索,脊索是脊柱的前身,是脊索动物的决定性特征,脊索动物包括所有脊椎动物。但目前只有少数被囊动物化石存在,这也让古生物学家无法解释。

然而,这个新的标本,其柔软的身体细节被保存下来,毫无疑问是一种被膜动物。“这个化石的照片真是太棒了。”Treen说。Nanglu和同事将其命名为大虹吸管袋囊,因为它有巨大的虹吸管和囊状的身体。现代被膜动物使用这些虹吸管来帮助其过滤食物。Nanglu说,巨虹吸管肌肉组织的细节看起来几乎与现代被膜动物肠鞘虫完全相同。

“巨虹吸管肌肉意味着它可能已经有了类似心脏的东西,尽管它的内部结构没有得到保护。”Treen说:“既然你能看到这些心房虹吸肌,你几乎可以理所当然地认为,这个生物体内有一颗脊椎动物般跳动的心脏。”

这一发现表明,被膜动物由两部分组成的生活史和变形能力是该群体的祖先特征。

这样一个完整且可识别的被膜动物的存在也可能将脊椎动物的起源时间推后。现在人们认为脊椎动物的起源大约在4.5亿年前。没有参与这项工作的美国马里兰大学帕克学院的发育生物学家William Jeffery说:“如果被膜动物的身体结构在5亿年前就已形成,并且被膜动物实际上是脊椎动物的姐妹群,那么脊椎动物可能也更古老。”

其他化石也为这一观点提供了支持:巨虹吸管很可能与一种名为Metaspriggina的游泳类鱼动物生活在一起,这种动物的历史可以追溯到5.05亿年前。Metaspriggina有眼睛和肌肉块,可能还有脊索。

尽管如此,Nanglu说,现有的化石不足以改变脊椎动物进化的故事。他说:“人类自然会被这个起源问题所吸引,这有助于发展这个故事,但我们需要更多的化石证据。”(来源:中国科学报 李惠钰)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.adj5955

 
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