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(資料圖片)

近日，我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，5.18億年前的寒武紀(jì)澄江動(dòng)物群產(chǎn)出的云南蟲，其“咽弓”具有脊椎動(dòng)物獨(dú)有的細(xì)胞軟骨結(jié)構(gòu)，從而確認(rèn)了云南蟲是脊椎動(dòng)物的最原始類群。該成果今天（7月8日）在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。

這項(xiàng)研究由中科院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員領(lǐng)導(dǎo)的“地球-生命系統(tǒng)早期演化”研究團(tuán)隊(duì)和南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院姜寶玉教授課題組合作完成。他們利用三維X射線斷層掃描顯微鏡、傅里葉紅外光譜、拉曼光譜、掃描電鏡和透射電鏡等多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，從微觀解剖學(xué)結(jié)構(gòu)著手去破解這一謎題。

科研團(tuán)隊(duì)基于科學(xué)家在2003年曾提出的云南蟲鰓弓可能具有細(xì)胞軟骨這一重要線索，對(duì)海口地區(qū)產(chǎn)出的127塊云南蟲標(biāo)本的鰓弓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，首次在云南蟲咽弓上發(fā)現(xiàn)了微納尺度三維保存的疊盤狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)和蛋白微原纖維構(gòu)造。疊盤狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)是軟骨細(xì)胞獨(dú)特的排列方式，而蛋白微原纖維是脊椎動(dòng)物軟骨常見(jiàn)的細(xì)胞間基質(zhì)的纖維結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)特征證明云南蟲具有脊椎動(dòng)物獨(dú)有的、由細(xì)胞軟骨構(gòu)成的咽弓，表明云南蟲屬于原始脊椎動(dòng)物。

為進(jìn)一步確定云南蟲的具體演化位置，研究團(tuán)隊(duì)整合了最新的、包括后口動(dòng)物和早期脊椎動(dòng)物化石在內(nèi)的性狀矩陣，并增加云南蟲新觀察到的性狀特征信息，采用貝葉斯算法進(jìn)行重建計(jì)算。分析結(jié)果證實(shí)云南蟲處于脊椎動(dòng)物譜系的最基干位置，介于尾索動(dòng)物和其他脊椎動(dòng)物（包括現(xiàn)生和化石物種）之間。

對(duì)于云南蟲此前備受爭(zhēng)議的第一對(duì)咽弓，研究團(tuán)隊(duì)在新標(biāo)本上相當(dāng)于第一對(duì)咽弓的位置上發(fā)現(xiàn)了與后部其他鰓弓一樣的疊盤狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)、鰓絲和蛋白微原纖維等構(gòu)造。因此，云南蟲擁有從前到后彼此相似、都具有細(xì)胞軟骨的7對(duì)咽弓。云南蟲相似的7對(duì)系列咽弓的發(fā)現(xiàn)，支持解剖學(xué)家們?cè)缭?9世紀(jì)就已經(jīng)提出的脊椎動(dòng)物咽弓同源理論假說(shuō)。

另外，科研團(tuán)隊(duì)研究還發(fā)現(xiàn)，云南蟲的7對(duì)咽弓在腹背兩端被成對(duì)的水平軟骨連接，組成了一個(gè)類似于籃狀的咽顱。（咽顱是指脊椎動(dòng)物頭部消化道周圍的一組骨片，起到支撐和保護(hù)作用，現(xiàn)生脊椎動(dòng)物的咽顱由頜弓、舌弓和鰓弓等咽弓的骨骼構(gòu)成）。籃狀咽顱是現(xiàn)生無(wú)頜類脊椎動(dòng)物和化石無(wú)頜類真顯魚的典型特征，然而寒武紀(jì)后斯普里格魚和有頜類脊椎動(dòng)物的咽顱是由一系列彼此分離的軟骨棒組成。后斯普里格魚的這種咽顱特征引起了關(guān)于脊椎動(dòng)物祖先咽顱形態(tài)的爭(zhēng)議。出現(xiàn)更早、位于脊椎動(dòng)物最基干位置的云南蟲咽顱特征支持了籃狀咽顱是更古老的祖先特征。

由此可見(jiàn)，作為現(xiàn)生脊椎動(dòng)物最古老的近親，云南蟲為揭示脊椎動(dòng)物的起源和早期演化提供了關(guān)鍵證據(jù)，對(duì)脊椎動(dòng)物頜和其他關(guān)鍵特征演化的探索均將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。從另外一個(gè)角度來(lái)看，該項(xiàng)研究再一次展示了澄江動(dòng)物群化石具有保存微納尺度精細(xì)生物學(xué)結(jié)構(gòu)的潛力。

（總臺(tái)央視記者 褚爾嘉）