動物界包含30余個門級分類單元,它們共同構建了動物演化的基本框架。每個門的起源一直是學界研究重點。但迄今為止,人類對極少數門級類群的起源知之甚少,棘頭動物門便是其中之一。
△侏羅蟲(a, 化石照片;b, 復原圖)及與現生棘頭蟲(c)的比較。
中國科學院南京地質古生物研究所博士生羅慈航在研究員王博指導下,與研究員張海春、博士王盛宇以及英國牛津大學、德國森肯貝格博物館、英國自然歷史博物館相關領域專家合作系統研究了產自內蒙古道虎溝(約1.6億年前)的棘頭蟲化石——侏羅蟲。這項研究填補了棘頭蟲的演化空白,為解決棘頭動物門的起源之謎提供了實證。該研究成果北京時間4月9日在國際學術期刊《自然》(Nature)在線發表。
棘頭蟲是一類海洋和陸地生態系統中常見的體內寄生蠕蟲,能夠感染人、豬、犬、貓、魚等各類動物,是一類重要的醫學寄生蟲。其最典型的特征是蠕蟲狀的外形和可外翻的吻突。吻突上有成排的倒鉤,用于附著在宿主的消化道內。
△侏羅蟲的掃描電鏡(a)、多元素能譜(b)和碳元素能譜(c)照片。
長期以來,棘頭蟲一直被認為是一個獨立的門,即棘頭動物門。由于棘頭蟲的身體構型高度特化,其系統分類位置一直存在很大爭議。加之棘頭蟲是體內寄生蟲,很難保存為化石,此前唯一的化石記錄是來自晚白堊世鱷形動物糞便中四枚疑似的棘頭蟲卵。因此,人們對棘頭蟲的起源和早期演化知之甚少。
本次新發現的棘頭蟲,被命名為“道虎溝侏羅棘頭蟲”(簡稱“侏羅蟲”)。研究團隊借助掃描電鏡、能譜分析等方法,對其進行精細的解剖學研究發現,侏羅蟲的身體整體呈紡錘形,分成明顯的三部分,即吻突、頸和軀干。
侏羅蟲的吻突具硬化的、略向下彎曲的刺。侏羅蟲身體上有約32對僅延伸至身體一小部分的縱毛列,類似的結構也常見于現生棘頭蟲。侏羅蟲的吻突中央保存了消化道,但軀干整體未發現明顯的消化道,其身體末端還有一個類似現生棘頭蟲雄性交合傘的結構。侏羅蟲最奇特的特征是其位于軀干最前方的顎器。顎器整體向前方匯聚,且前部的顎較小,向后逐漸變大,齒的數量也更多。顎器中的齒整體都朝向身體前方,且所有的顎都不超過棘頭蟲的身體邊界。
△侏羅蟲在有顎動物中的系統發育位置。
為進一步確定侏羅蟲的演化位置,研究團隊構建了一個最新的、包含各類現生和化石蠕蟲動物的形態數據矩陣,并開展系統發育分析。結果表明,侏羅蟲的演化位置位于棘頭蟲的最根部,是棘頭蟲的基干類群。
本研究為探索棘頭動物門的起源和早期演化提供了重要的線索。侏羅蟲展示了棘頭動物先前未知的形態多樣性和生態特性。其具鉤的吻突和較大的體型表明,棘頭蟲在侏羅紀可能已經演化出了內寄生的習性,也表明棘頭蟲可能起源自陸地環境,并在侏羅紀已經與其他輪蟲分化。
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