寒武紀早期不同高肌蟲附肢結構的差異揭示了幹群真節肢動物軀體模式的多樣化
发布时间：2025-11-01 20:35:39 来源：火燭銀花網 作者：子曰
寒武紀澄江生物群中的高肌蟲化石。左：朵氏小昆明蟲；中：陳氏昆陽蟲；右：印第安蟲。修改自Zhai et al., 2019, Communications Biology。
高肌蟲部分附肢。左上：朵氏小昆明蟲；右上：印第安蟲；下：陳氏昆陽蟲。修改自Zhai et al., 2019, Communications Biology。
（神秘的地球uux.cn報道）據雲南大學（雲南省古生物研究重點實驗室 供稿）：9月3日，Nature出版集團子刊Communications Biology（通訊生物學）在線發表了雲南大學雲南省古生物研究重點實驗室侯先光研究團隊與英國萊斯特大學、牛津大學、曼徹斯特大學、中國科學院的同行共同完成的題為“寒武紀早期不同高肌蟲附肢結構的差異揭示了幹群真節肢動物軀體模式的多樣化”（Variation in appendages in early Cambrian bradoriids reveals a wide range of body plans in stem-euarthropods）的研究論文。研究者對世界自然遺產“澄江生物群”中的高肌蟲類化石進行了全新的形態學研究，取得了新的重要認識。翟大有副研究員為論文第一作者，劉煜研究員、侯先光研究員為通訊作者。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-019-0573-5。
節肢動物是顯生宙以來地球上物種多樣性最高的動物門類。在漫長的地史時期，大多數曾經生活在地球上的節肢動物都由於殘酷的生存競爭而滅絕，但地層中豐富的化石記錄仍見證著這些已成曆史的物種多姿多彩的過往。高肌蟲（分類學上為高肌蟲目，Order Bradoriida）就是一類生活於寒武紀到早奧陶世的節肢動物，它們在中國西南部的寒武紀早期地層中尤為繁盛。在大多數地層中，高肌蟲均隻保存有外殼，而軟軀體腐爛殆盡，僅在澄江生物群等少數特異埋藏的化石庫中，才有附肢結構保存。因為外殼與介形蟲相似，長期以來高肌蟲被認為是介形蟲中的一類。雲南大學侯先光研究員等人通過對保存軟軀體的高肌蟲化石進行了研究，提出它們不屬於介形蟲，極大地衝擊了學術界對於高肌蟲分類位置的認識、也影響了對於介形蟲這一重要的甲殼動物類群演化曆史的認識。但是，由於個體小、身披堅硬的外殼，高肌蟲的大多數附肢結構仍難以研究、不為人知。高精度X射線計算機斷層掃描技術（顯微CT技術）的應用，為揭開這一謎團提供了機遇。
研究人員分別使用上海英華檢測公司的GE Phoenix Nanotom M型X射線掃描儀和卡爾蔡司的Xradia 520 Versa型X射線顯微鏡，對產自雲南澄江生物群的體長僅數毫米、附肢精細結構以微米尺度保存的三種高肌蟲標本——朵氏小昆明蟲、陳氏昆陽蟲和印第安蟲進行了掃描和三維形態重構，獲得了令人驚歎的、精美的形態學信息（圖2）。結果顯示，這三種高肌蟲的附肢結構存在巨大的差異。其中，昆明地區最常見的高肌蟲——朵氏小昆明蟲具有12對附肢，包括1對單支型觸角、4對具有兩排內葉的雙分支型附肢、5對具有一排內葉的雙分支型附肢以及2對形態特異且互不相同的單支型尾部附肢，其附肢組成為1+4+5+1+1。個體略小、較為少見的陳氏昆陽蟲則具有13對附肢，包括1對單支型觸角、3對各不相同的雙分支型頭部附肢、8對具有短小外肢和發達的內葉的雙分支型附肢和一對短粗、具不發達內葉的單支型尾部附肢，其附肢組成為1+1+1+1+8+1。此外，研究人員還發現了一枚此前未在澄江生物群中報道過的印第安蟲（未定種）標本，它具有12對附肢，包括一對單支型觸角和11對內葉及其上剛毛十分發達的觸角後附肢，其附肢組成為1+11。在上述3種高肌蟲中，陳氏昆陽蟲的附肢排布模式近似於有顎類，是一種高度進化的類型；印第安蟲的附肢排布模式與葉足、奇蝦和大附肢節肢動物等相近，是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲的附肢排布模式則十分獨特、在節肢動物大家族中難以找到相似型。
研究結果顯示，不同高肌蟲之間，附肢模式的差異遠遠超出高肌蟲作為目一級的分類單元所能囊括的範疇，而已經達到亞門級別的差異。這說明，以介殼形態為基礎而進行的寒武紀節肢動物的分類學工作，由於未能全麵地涵蓋軟軀體形態信息而存在嚴重偏頗，並且極大地低估了早期節肢動物、尤其是雙瓣殼類節肢動物的物種多樣性。研究也從另一個方麵表明，早期節肢動物已經通過進化輻射，獨立地演化出各種各樣的身體形態，以適應和占據不同的生態環境。
本研究受國家自然科學基金41861134032、雲南省科技廳基金2018FA025、2018IA073、雲南省古生物創新團隊項目2015HC029等科研項目的資助。
相關報道：聚焦“澄江生物群”的高肌蟲類化石 雲南大學侯先光團隊發表雙瓣殼類節肢動物研究成果
（神秘的地球uux.cn報道）據雲南網（記者 高藝萌 通訊員 王崴）：9月3日，Nature出版集團子刊Communications Biology（通訊生物學）在線發表了雲南大學雲南省古生物研究重點實驗室侯先光研究團隊與英國萊斯特大學、牛津大學、曼徹斯特大學、中國科學院的同行共同完成的題為“寒武紀早期不同高肌蟲附肢結構的差異揭示了幹群真節肢動物軀體模式的多樣化”（Variation in appendages in early Cambrian bradoriids reveals a wide range of body plans in stem-euarthropods）的研究論文。研究者對世界自然遺產“澄江生物群”中的高肌蟲類化石進行了全新的形態學研究，取得了新的重要認識。翟大有副研究員為論文第一作者，劉煜研究員、侯先光研究員為通訊作者。
節肢動物是顯生宙以來地球上物種多樣性最高的動物門類。在漫長的地史時期，大多數曾經生活在地球上的節肢動物都由於殘酷的生存競爭而滅絕，但地層中豐富的化石記錄仍見證著這些已成曆史的物種多姿多彩的過往。
高肌蟲（分類學上為高肌蟲目，Order Bradoriida）是一類生活於寒武紀到早奧陶世的節肢動物，它們在中國西南部的寒武紀早期地層中尤為繁盛。在大多數地層中，高肌蟲均隻保存有外殼，而軟軀體腐爛殆盡，僅在澄江生物群等少數特異埋藏的化石庫中，才有附肢結構保存。因為外殼與介形蟲相似，長期以來高肌蟲被認為是介形蟲中的一類。雲南大學侯先光研究員等人通過對保存軟軀體的高肌蟲化石進行了研究，提出它們不屬於介形蟲，極大地衝擊了學術界對於高肌蟲分類位置的認識、也影響了對於介形蟲這一重要的甲殼動物類群演化曆史的認識。但是，由於個體小、身披堅硬的外殼，高肌蟲的大多數附肢結構仍難以研究、不為人知。高精度X射線計算機斷層掃描技術（顯微CT技術）的應用，為揭開這一謎團提供了機遇。
研究人員分別使用GE Phoenix Nanotom M型X射線掃描儀和Xradia 520 Versa型X射線顯微鏡，對產自雲南澄江生物群的體長僅數毫米、附肢精細結構以微米尺度保存的三種高肌蟲標本——朵氏小昆明蟲、陳氏昆陽蟲和印第安蟲進行了掃描和三維形態重構，獲得了其形態學信息。
結果顯示，這三種高肌蟲的附肢結構存在巨大的差異。其中，昆明地區最常見的高肌蟲——朵氏小昆明蟲具有12對附肢，包括1對單支型觸角、4對具有兩排內葉的雙分支型附肢、5對具有一排內葉的雙分支型附肢以及2對形態特異且互不相同的單支型尾部附肢，其附肢組成為1+4+5+1+1。個體略小、較為少見的陳氏昆陽蟲則具有13對附肢，包括1對單支型觸角、3對各不相同的雙分支型頭部附肢、8對具有短小外肢和發達的內葉的雙分支型附肢和一對短粗、具不發達內葉的單支型尾部附肢，其附肢組成為1+1+1+1+8+1。
此外，研究人員還發現了一枚此前未在澄江生物群中報道過的印第安蟲（未定種）標本，它具有12對附肢，包括一對單支型觸角和11對內葉及其上剛毛十分發達的觸角後附肢，其附肢組成為1+11。在上述3種高肌蟲中，陳氏昆陽蟲的附肢排布模式近似於有顎類，是一種高度進化的類型；印第安蟲的附肢排布模式與葉足、奇蝦和大附肢節肢動物等相近，是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲的附肢排布模式則十分獨特、在節肢動物大家族中難以找到相似型。
研究結果顯示，不同高肌蟲之間，附肢模式的差異遠遠超出高肌蟲作為目一級的分類單元所能囊括的範疇，而已經達到亞門級別的差異。這說明，以介殼形態為基礎而進行的寒武紀節肢動物的分類學工作，由於未能全麵地涵蓋軟軀體形態信息而存在嚴重偏頗，並且極大地低估了早期節肢動物、尤其是雙瓣殼類節肢動物的物種多樣性。研究也從另一個方麵表明，早期節肢動物已經通過進化輻射，獨立地演化出各種各樣的身體形態，以適應和占據不同的生態環境。
此次研究受國家自然科學基金、雲南省科技廳基金、雲南省古生物創新團隊項目等科研項目的資助。
相關報道：給化石做CT 科學家揭開寒武紀高肌蟲秘密
（神秘的地球uux.cn報道）據新華網昆明9月6日電（嶽冉冉）：通過給化石做顯微CT，中、英古生物學家發現：生活在5.2億年前的高肌蟲並非一個簡單的家庭，而是一個龐雜的家族群。該成果近日發表在了《自然》雜誌子刊《通訊生物學》上。
論文第一作者、雲南大學雲南省古生物研究重點實驗室副研究員翟大有介紹，高肌蟲是5.2億年前“寒武紀生命大爆發”時，海洋中一種最常見的小蟲，隻有米粒或西瓜籽大小。它是很多大型動物，比如奇蝦等掠食者的美食。
高肌蟲數量眾多，有時一塊石板上匯聚有上百隻，多為兩瓣殼張開的造型，像一隻隻小蝴蝶。由於化石常見、便於獲取，從20世紀初，古生物學家就開始了對它的研究。
高肌蟲體型小，加之有厚外殼包裹，因此它微米級別的附肢很難被觀察到，一直以來，研究者對它的身體結構知之甚少。怎麽才能看到高肌蟲的附肢，也就它的“腿”長什麽樣呢？
科研人員用高精度的顯微CT成像技術解決了這一難題。由雲南大學、中國科學院地質與地球物理所、英國萊斯特大學、牛津大學、曼徹斯特大學組成的團隊用這一最新技術掃描了三種高肌蟲標本——朵氏小昆明蟲、陳氏昆陽蟲、印第安蟲，再通過三維形態重構，看清了高肌蟲的腿。
結果顯示，這三種高肌蟲的附肢結構有巨大差異。陳氏昆陽蟲的13對附肢排布模式近似於有顎類，是一種高度進化的類型；印第安蟲的12對附肢是一種十分原始的類型；朵氏小昆明蟲的12對附肢在節肢動物家族中難以找到相似型。
論文作者之一、萊斯特大學湯姆·哈維博士說，“過去學界一直認為，高肌蟲是分類學上‘目’一級單元，但這次研究卻發現，雖然高肌蟲外殼差不多，但身體結構卻差別巨大，已超出了‘目’級別，甚至達到了‘亞門’級，類似脊索動物門下兩個亞門，狗和文昌魚的差異。”
“能觀察到高肌蟲的腿、剛毛這樣的精細結構，換過去是不可想象的，這得感謝近年來科技的進步，特別是顯微CT技術，讓我們看到了隱藏在石頭裏的細節。”論文通訊作者之一、雲南大學研究員侯先光說。
“這一發現，刷新了研究者對寒武紀海洋生物多樣性的認知。”《通訊生物學》雜誌的審稿人評價道。
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