[特邀报告]从无脊椎动物到脊椎动物的演化之路-寒武纪化石证据

从无脊椎动物到脊椎动物的演化之路-寒武纪化石证据
编号：2711 稿件编号：1712 访问权限：私有 更新：2023-04-11 23:19:27 浏览：163次 特邀报告

报告开始：2023年05月08日 11:05 （Asia/Shanghai）

报告时间：15min

所在会议：[17A] 17A、古生物、古地理与古环境 » [17A-3] 17A-3 古生物、古地理与古环境

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摘要
在生命演化历程中，人类所属谱系——脊椎动物的起源与演化始终是最吸引人的科学热点之一。现生鱼类的咽弓，包括颌弓、舌弓和鳃弓，是脊椎动物咽颅的主要构成骨骼，它的起源为颌和脑颅的演化打下了基础，是脊椎动物演化的一个重要创新。长久以来，咽弓被认为起源于脊椎动物祖先具有的非关节的软骨质鳃棒，类似于头索动物文昌鱼一样的鳃部结构。然而，这一假想的脊椎动物祖先始终没有得到化石证据的支撑。距今约5.05亿年的加拿大布尔吉斯页岩动物群和距今约5.18亿年的中国云南澄江动物群均产有丰富的、保存精美的以软躯体结构为特征的动物化石。其中，布尔吉斯页岩动物群产出了头索动物皮卡鱼和基干脊椎动物后斯普里格鱼，在澄江动物群中也发现了包括基干脊椎动物昆明鱼类和分类位置存疑的云南虫类在内的多种脊索动物。这些化石是迄今为止世界上最古老的脊索动物，为揭开脊椎动物起源和早期演化之谜提供了珍贵材料。针对云南虫分类位置之谜，该研究利用多种现代实验技术手段，对云南虫鳃弓进行超微结构和组分分析，在云南虫鳃弓上发现了叠盘状细胞形态和蛋白微原纤维化石构造，揭示出云南虫鳃弓由细胞软骨构成，这一特征是现生脊椎动物特有的，支持其与脊椎动物的亲缘关系，为进一步确定云南虫的具体演化位置，通过整合最新的、包括后口动物和早期脊椎动物化石在内的性状矩阵，并增加云南虫新观察到的性状特征信息，采用贝叶斯算法进行重建计算。分析结果揭示云南虫处于脊椎动物谱系的最基干位置，介于尾索动物和其他脊椎动物（包括现生和化石物种）之间，为无脊椎动物到脊椎动物演化填补了重要的演化缺环。云南虫的7对鳃弓在腹背两端被成对的水平软骨连接，组成了一个类似于篮状的支撑结构，代表了最原始的干群脊椎动物咽颅。同时，云南虫中系列排列的7对相似鳃弓也支持解剖学家们早在19世纪就已经提出的脊椎动物咽弓同源理论假说。云南虫的研究为脊椎动物的起源和早期演化提供了关键证据，对脊椎动物咽颅等关键特征演化的探索将产生深远的影响。另外，从埋藏学角度来看，该项研究再一次展示出澄江动物群化石可以保存微纳尺度精细生物学结构的惊人程度。
关键字
云南虫,昆明鱼类,澄江动物群,寒武纪大爆发,布尔吉斯页岩生物群,皮卡鱼,脊椎动物
报告人
赵方臣
中国科学院南京地质古生物研究所

稿件作者
赵方臣 中国科学院南京地质古生物研究所
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