中國科學家發現脊椎動物起源演化的"第一步"

2021-01-09 東方網

東方網3月1日消息:據新華網報導,脊椎動物起源演化的「第一步」究竟是什麼?科學家最新的研究成果指出,這就是始見於中國雲南澄江化石庫地層最底部的古蟲類和雲南蟲類。這一成果將脊椎動物實證起源研究又向前推進了一步。

2月28日出版的美國《科學》雜誌發表了西北大學、中國地質大學(北京)教授舒德乾等人與英、日等國學者合作完成的這一重要成果。在題為《雲南蟲類的一個新種及其對後口動物演化的重要意義》的論文中,科學家勾勒出了動物演化大樹「樹冠」上的兩大基本分支譜系之一——後口動物演化的基本輪廓,並據此提出了脊椎動物起源至少分「五步走」的新假說。而此前,學術界較為廣泛認同的是脊椎動物起源分「四步走」的假說。

舒德幹教授說,「四步走」的假說認為,在動物演化大樹「樹冠」上的兩大基本分支譜系中,位於後口動物譜系頂端的脊椎動物與原口動物譜系沒有直接聯繫,而它根植於後口動物譜系的演化輪廓是,從現生最低等的後口動物棘皮動物和半索動物為始點,先後經由僅在尾部具有脊索的尾索動物和脊索縱貫全身的頭索動物,最後通過脊椎和頭部構造的出現,誕生出該譜系的終端產物脊椎動物。「但這一基於現代動物學信息間接推測出來的假說到底是否可靠,還必須得到真實歷史資料的檢驗、修正和補充。」舒德幹認為,要在古生物學上進行有效的脊椎動物起源研究,應該以現代動物學信息為重要線索,在儘可能靠近脊椎動物起源的「源頭」時段去探尋化石證據。而中國保存了5億3千萬年前的眾多精美動物軟軀體構造化石的澄江化石庫,恰好靠近這樣的「源頭」。

近年來,舒德乾等人在探索脊椎動物起源方面取得了一系列重要發現:包括距今5.3億年前的已知最古老的脊椎動物昆明魚和海口魚,以及與昆明魚、海口魚同時代或略為古老的似頭索動物華夏鰻、尾索動物長江海鞘、古蟲動物門和雲南蟲類等。

舒德幹說,這些早期後口動物的系列性發現,不僅與現代動物學關於脊椎動物起源分「四步走」的假說相一致,更重要的是添加了比這「四步走」更為原始的「第一步」。他說,作為脊椎動物起源「第一步」的古蟲類和雲南蟲類,是一些創生出咽腔型鰓系統的原始分節後口動物。它們極可能代表著原口動物及後口動物分節的共同祖先與由於軀體特化而喪失分節性的後口動物(包括棘皮動物和半索動物)之間的過渡類型。儘管它們因在取食、呼吸等新陳代謝方式上的重大革新而成為真正的後口動物,但其軀體卻仍保留著祖先的分節性特徵。

在對1400多枚海口蟲標本進行比較解剖學研究後,科學家發現,「第一步」的動物類群十分奇特。它們不僅缺少脊索構造,而且在皮膚、肌肉、呼吸、循環、神經等器官系統上與脊索動物存在著根本區別。另一方面,它們與同處「第一步」的古蟲動物門在軀體構型上卻相當一致。所不同的是,海口蟲兼具背神經索和腹神經索,這顯示它比古蟲動物門稍略進步些,從而更靠近「第二步」中的半索動物。

舒德幹指出,儘管我們根據現代動物學最新成果和中國獨有的最古老後口動物化石系列提出了脊椎動物起源分「五步走」的新假說,但這仍然只是一個演化的基本輪廓,在其相鄰演化步驟之間還缺乏中間環節的證據。他說:「我們離一個完善而詳盡的脊椎動物起源演化系列還有相當的路程要走。」

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