科學家發現最早的動物蛻皮行為—新聞—科學網

2021-01-13 科學網

本報訊 （見習記者池涵 通訊員熊曉芬）有些動物在生長期間會出現蛻皮現象，蛻皮動物包括泛節肢動物和有吻動物（如鰓曳動物、兜甲動物和動吻動物）等。日前，西北大學早期生命與環境創新研究團隊韓健研究員及其博士研究生王鄧等人發現了目前已知最為古老最直接的動物蛻皮的證據，將動物蛻皮行為從距今5.19億年前提前到5.35億年前（寒武紀最早期）。相關成果7月10日發表在《英國皇家學會會刊B：生物科學》上。

韓健告訴《中國科學報》，通常科學家們通過幾種線索來推斷化石記錄的動物蛻皮行為。首先，一具完整的蛻皮動物化石應該包括幾丁質外骨骼和軟組織（如消化道）兩部分，而蛻皮化石既沒有任何內部軟組織，通常也不完整，沒有吻部，只有表面強烈扭曲且不完整的外骨骼。另外，即將發生蛻皮的動物化石會同時存在兩層將要分離的形狀、大小基本一致的外骨骼。

之前發現的最早的動物蛻皮化石記錄，可以追溯到距今5.19億年前寒武紀澄江生物群的泛節肢動物以及其他幾種宏觀有吻動物，體長通常在1釐米以上。由于澄江生物群的蛻皮動物門類眾多，韓健不禁思考，在更接近寒武系底界的寬川鋪生物群（距今約5.35億年前），是不是能夠找到更為原始的蛻皮動物祖先呢？

這次，研究團隊在陝西省漢中市西鄉縣大河鎮張家溝剖面寒武紀寬川鋪生物群的最新發現表明，個體微小（毫米級別）、外骨骼柔軟的有吻動物也有蛻皮現象。

他們發現了一些直徑大約0.5毫米，體長約1-2毫米的近圓柱形有吻動物化石。這些動物的正常體表一般具有許多向外、向後指向的刺狀骨板，這些刺狀骨板能夠保護動物身體不受傷害，並方便動物在鬆軟沉積物中鑽孔。但是研究人員在掃描電鏡下發現，個別長圓柱形的化石表面的刺狀骨板毫無例外指向內部。

「這種保存狀態並非是在屍體搬運過程中因為蟲體腐爛降解或者在流體搬運過程中偶然與沉積物摩擦產生，而是來自於有吻動物另一種蛻皮方式——反向蛻皮。」韓健介紹說。

反向蛻皮的過程和蛇蛻皮的過程相似。首先，因舊外骨骼太小限制蟲體長大或者破損需要更新；然後，新生外骨骼在舊外骨骼之下產生並彼此分離；最終，蟲體在沉積物中鑽孔，舊外骨骼被沉積物阻擋而持續外翻，完全脫離體表形成反向蛻皮。

韓健介紹，寒武紀生物和前寒武紀生物的一個重要差別在於，前寒武紀少見鑽孔，而生物鑽孔在寒武紀後比較普遍。一般認為，這可能與地球上氧氣含量升高有關。含氧量升高導致動物的活動性變強，捕食作用更加強烈，因此一些動物需要躲到沉積物深處。由於生物的反向蛻皮與鑽孔行為高度相關，此次發現進一步反映了埃迪卡拉紀至寒武紀轉折時期古環境和生物演化的變遷。

相關論文信息：https://doi.org/10.1098/rspb.2019.0791

寬川鋪生物群動物蛻皮化石掃描電鏡照片

寬川鋪生物群有吻動物鑽孔想像圖

現代有吻動物照片

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