科學家發現最早的動物蛻皮行為—新聞—科學網

2021-01-07 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

相關焦點

  • 最早腕足動物在華南伴生最早三葉蟲—新聞—科學網
    研究團隊在陝西鎮巴燈影組西蒿坪段發現了華南地區最早的三葉蟲和舌形貝類腕足動物。10月17日，該成果在線發表在國際地學綜合期刊雜誌《岡瓦納研究》上。 寒武紀大爆發是地球上已知最早的兩側對稱動物爆發事件，在這次生命創生事件中，突然出現了具眼睛、帶附肢的三葉蟲。作為寒武紀演化動物群的典型代表，該生物也成為了傳統前寒武系—寒武系重要的分水嶺。
  • 科學家揭示昆蟲變態發育潛在分子機制—新聞—科學網
    動物最終個體大小的調控機制一直以來都是發育生物學的一個既重要又困難的科學問題。在昆蟲中，蛻皮激素（20E）通過誘導昆蟲蛻皮和變態來決定個體生長時間，而胰島素/類胰島素樣肽信號通路（IIS）調控昆蟲生長速率；兩者共同決定昆蟲個體大小。
  • 多名科學家寄語中國科學報和科學網—新聞—科學網
    感謝科學網建立11年來為國內外從事科研工作人員的交流提供了這樣一個優秀場所，正如我在一個博文裡分析所發現的，科學網的影響力已經超過了我在《自然》雜誌上發的讀者來信。中國科學界的消息、中國科學技術的進步，經由科學網而傳遍世界。這些新聞時刻牽動著世界範圍內華裔科學家的神經。 ◆曹俊（中國科學院高能物理研究所研究員） 新媒體時代的科普空前繁榮，對科學網也提出了挑戰。也許我們可以思考如何迎接挑戰，比如個性化首頁、更專業和分散的新博客推薦、對新手的培育等。
  • 科學家發現最古老海生四足類動物同步遊泳證據
    200多個海生爬行動物的足跡，其中一些足跡為科學家提供了迄今為止最早的海生四足類同步遊泳的證據。 該研究中的化石樣本揭示了海生動物肢體同步運動、划行或撐行的運動方式——即對稱的左、右肢同時運動。研究發現的新足跡類群安順足跡和雙槳跡比雲南羅平縣關嶺組獅子山段產出的雙槳跡時代更早，代表了中三疊世（安尼期，約2.4億年前）出現的同步遊動樣式，其中安順足跡是迄今最早的關於楯齒龍或龍龜類動物遊泳或「撐行」運動的遺蹟化石記錄。
  • 科學家發現蛇類屬級新紀錄—新聞—科學網
    雲南南部是全國生物多樣性熱點地區，這裡的兩棲爬行動物種類豐富。
  • 地球最早動物是櫛水母
    Dunn） 據美國生活科學網報導，美國布朗大學的一項新發現表明，科學家發現地球首個動物是海洋漂浮的櫛水母，而不是簡單的海綿。此發現讓科學家大為震驚，他們沒有想到地球上最早的動物會如此複雜。 地球上首個動物居民之謎只能通過研究現今發現的化石和有關的動物推斷出來。
  • 科學家發現哺乳動物社會行為的最早證據
    哺乳動物是群居動物有多久了?根據一項新的研究，至少從恐龍時代的白堊紀晚期開始，這種行為的最早證據距今大約1000萬年。」)化石的研究，古生物學家發現了這種動物經常出沒和群居的證據。
  • 最早軟體動物像鼻涕蟲—新聞—科學網
    圖片來源：Esben Horn 現在的軟體動物包含諸多類型，從章魚和牡蠣到蝸牛和蛞蝓，如此複雜的構成讓科學家難以想像，這些動物的最古老的共同祖先看上去像什麼。 現在，研究人員從摩洛哥東南部挖掘的少量具有4.8億年歷史的化石顯示，這些軟體動物的祖先可能類似一隻長有刺的蛞蝓，其頭部有一個小小的腳趾甲狀的殼。古生物學家將這種動物歸入一個新種屬Calvapilosa（拉丁文裡「毛茸茸的頭皮」的意思）。 完整化石的長度為16.7 ~68.3毫米，不過這些碎片暗示該動物活著時至少120毫米。
  • 科學家發現無可識別基因的最怪病毒—新聞—科學網
    它們是世界上最小的生命形式，由於沒有宿主就無法生存和繁殖，一些科學家質疑它們是否應該被視作生物。 現在，科學家發現了一種沒有可識別基因的病毒，使其成為所有已知病毒中最奇怪的一種。同時，另一個研究小組日前在幾十種動物的組織中發現了數千種新病毒。
  • 科學家發現史上最小恐龍—新聞—科學網
    這一發現凸顯了琥珀沉積物有著揭示最小體型脊椎動物的潛力，對理解恐龍與古鳥類的演化，尤其是小型化動物的形態演化具有重要意義。 此次發現的琥珀化石產自緬甸北部克欽邦胡岡谷地，地質學家經同位素測定地質年齡後認為，胡岡谷地的琥珀形成於1億年前（約9900萬年），屬於白堊紀中期（白堊紀晚期的最早期）。
  • 科學家首次發現昆蟲礦物盔甲—新聞—科學網
    Carlson    寧波大學植物病毒學領域研究員李鴻傑與美國威斯康星大學麥迪遜分校的研究者合作，在一種中美洲切葉蟻的外骨骼上發現了首個昆蟲生物礦物盔甲。相關研究近日發表於《自然—通訊》。 生物礦物骨骼的演化從距今5.5億年前就開始了，許多動物的骨骼和牙齒都有含鈣的礦物質，螃蟹和龍蝦等甲殼類動物的外殼和其他身體部位也有礦化的成分。
  • 科學家發現深海軟體動物馬蹄螺科一新屬兩新種—新聞—科學網
    新種的貝殼及齒舌（圖片來源：海洋所） 近日，中國科學院海洋研究所（以下簡稱海洋所）海洋貝類分類與系統演化研究組利用整合分類學方法發現了深海軟體動物馬蹄螺科 研究團隊對海洋所歷次海山航次採集的腹足類標本進行整理分類時發現了這兩種形態特徵獨特的馬蹄螺，標本分別採自馬裡亞納海山（水深865m）和卡羅琳海山（水深1332m）。研究發現，兩者無論是在貝殼形態、齒舌特徵以及軟體部分的解剖特徵方面，均與已知的馬蹄螺科種類存在明顯差別。為進一步確認其分類地位，研究人員利用多基因聯合建樹的方法對馬蹄螺科進行了系統發育分析。
  • 科學家破譯老鼠「語言」—新聞—科學網
    科學家首次破譯了老鼠在追逐、打鬥等社交行為中發出的這些超聲波。相關成果2月17日發表於《自然—神經科學》。   老鼠會發出各種各樣的聲音與同伴交流。科學家很長時間裡都在嘗試解釋這些人耳無法察覺的超聲波「吱吱」聲，但卻一直未果。部分原因在於，將一隻老鼠發出的聲音與另一隻老鼠的行為聯繫起來存在技術挑戰。
  • 科學家發現「新地球」—新聞—科學網
    迄今為止，它已經用這種方法發現了1500多個候選行星。但是由於TOI 700d處於宜居帶，它的表面或大氣中可能有液態水——大多數科學家認為這是外星生命存在的先決條件。 此外，天文學家在會議上報告說，TESS還發現了其他有趣的行星。其中一顆不是圍繞一顆而是圍繞一對恆星旋轉，第一顆這樣的環雙星運轉行星是宇宙飛船發現的。
  • 科學家發現兼具低熱導率和高剛性的新材料—新聞—科學網
    中國科學院金屬研究所研究員李昺和張志東等科研人員與合作者發現，二磷化銅（CuP2）晶體兼具高聲速和低熱導率，與常規低熱導率材料低聲速
  • 科學家描述最早的花朵樣子—新聞—科學網
    迄今發現的最古老的開花植物化石是1.3億年前的一株水生植物。它被稱為Montsechia vidalii，2005年出土於西班牙。然而，開花植物首次出現的時間被認為要早於此——2.5億～1.4億年前的時間段。 為探尋第一朵花是什麼樣子的，由法國巴黎南方大學科學家Hervé Sauquet領導的36人團隊花費6年時間，分析了幾乎每種開花植物的解剖學證據，以確認它們最原始的特徵。
  • 是什麼控制著攻擊行為?—新聞—科學網
    圖片來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 攻擊行為是大多數脊椎動物甚至無脊椎動物中非常重要的本能行為之一，在人類社會中，攻擊行為以及無法控制的憤怒及衝動，也是精神類疾病如躁狂症、雙向情感障礙等重要的表現形式，因此對於攻擊行為發生的神經基礎研究，以及遺傳分子、外界環境對於攻擊行為神經環路的影響，可能為這些精神類疾病中出現的病理性攻擊行為提供新的治療思路
  • 科學家發現首個真菌多組分DNA病毒—新聞—科學網
    發現者中國農業科學院植物保護研究所（以下簡稱植保所）研究員郭立華團隊，利用克隆載體成功構建了該病毒的侵染性克隆。 多組分真菌RNA病毒已經被廣泛報導，但此前還沒有多組分真菌DNA病毒的報導。並且在國際上，只有真菌RNA病毒的侵染性cDNA克隆被成功構建，還沒有真菌DNA病毒侵染性克隆成功構建的報導。 論文通訊作者郭立華告訴《中國科學報》，這個病毒擁有3個環狀單鏈DNA。
  • 西藏昌都發現恐龍足跡群—新聞—科學網
    馬門溪龍類復原圖 12月12日，中外科學家團隊宣布在西藏自治區東部昌都市發現了多處蜥腳類恐龍足跡點。此次發現增加了昌都地區的恐龍足跡數量，豐富了當地恐龍足跡類型，並擴大了西南地區的恐龍的分布範圍。 該發現共描述了四個足跡點，約99個蜥腳類足跡，足跡長度從22釐米到99.3釐米不等，展示了具有不同年齡層次和體型的恐龍群落。所有足跡點的足跡可分為大、中、小三種尺寸。 其中，中、小尺寸的足跡為該地區首次報導。所有足跡都被歸為雷龍足跡。從此前記錄的骨骼化石來看，昌都地區的恐龍動物群與四川中侏羅世蜀龍動物群類似。
  • 陝北黃陵切割塬區發現金錢豹華北亞種—新聞—科學網
    王開鋒供圖     陝西省動物研究所自然保護地和溼地動物監測研究中心在進行全國第二次陸生野生動物資源調查的監測樣線布設的紅外相機