科學家初步破解節肢動物頭部演化信息

2021-01-10 中國科學院

近日，英國《自然—通訊》雜誌發表了我國學者的一項最新研究成果。中國地質大學（北京）早期生命演化實驗室博士歐強，西北大學早期生命研究所所長、中國科學院院士舒德幹和德國萊比錫大學教授Georg Mayer合作，從距今5.2億年的一種寒武紀葉足動物——兇猛爪網蟲的頭部發現了非常令人振奮的珍貴信息，為破譯節肢動物的頭部演化之謎迎來了新的曙光。

葉足動物是節肢動物的近親。兇猛爪網蟲是一種原始的海生葉足動物體，長數釐米。在兩年多時間裡，通過對數百枚化石標本的精心修復，研究人員完整地恢復出兇猛爪網蟲的頭部細節，使之成為世界首例頭部構造細節被完全揭露的寒武紀葉足動物標本。

現生節肢動物最原始的祖先應該是沒有頭部的。「節肢動物的頭部是如何演化來的」便成為最讓人感興趣的話題。不過，現生節肢動物和葉足動物的形態學和分子生物學研究都不能提供節肢動物頭部起源及早期演化的直接證據；化石記錄也一直未能提供節肢動物祖先類型的頭部構造細節。因此學術界對其頭部的起源和演化歷史一直爭論不休，學術界稱之為「無休止的爭論」。

而從這些被修復的兇猛爪網蟲頭部標本中，可以清晰地看到早期葉足動物的頭部分節性狀和構造特徵，因此，這場「無休止的爭論」終於有了一個相對完整的答案。

在研究現代有爪動物（櫛蠶）的專家Mayer的協助下，研究者們將兇猛爪網蟲的頭部構造與櫛蠶的胚胎發育進行了對比。結果表明，兇猛爪網蟲成體與現代櫛蠶第四期胚胎的頭部構造及分節性狀構造最為接近。在此發育期，櫛蠶胚胎頭部也僅由一個體節構成；到了胚胎發育的後期階段，櫛蠶頭部分節逐漸增加，末端具爪的葉足才逐漸發育為觸角和口器這些頭部的組成部分，構成三個體節的頭部。

該成果第一次對泛節肢動物頭部演化的過程，給出了較為清晰、完整、有說服力的解釋。

此外，歐強等人通過深入的研究發現，早期葉足動物與泛節肢動物的口部並不同源，為分別獨立演化的結果。

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