澄江動物群發現現代環節動物

　　近日，西北大學地質學系張志飛教授課題組聯合英國杜倫大學馬丁·史密斯（Martin Smith），對寒武紀早期澄江化石庫中的澄江擬管蟲（Iotuba chengjiangensis）研究取得重大成果。研究人員發現，該化石為地球已知最早的隱居型環節動物（環節動物門多毛綱下的一個亞綱），該發現將環節動物冠群類—蟄龍介蟲目的化石記錄前推至少2億年。

　　在生物譜系上，所謂“冠群”（crown group），即所有現生類群成員的最近共同祖先及其后裔）。與之相對的則是“干群”，即在冠群之外，但又與該冠群有更密切譜系關系，且已絕滅的生物類群。

　　該研究同時表明，有些現生動物門類的大多數類型，如環節動物可能并不在特異型化石（指化石保存狀況好，一般生物的器官構造和軟組織都能保存）保存的環境中繁盛或生活。因此，特異型化石庫并不能完全揭示地球生命演化的歷史過程，尚需其他環境化石的約束和補充，這為進一步探索現生動物類群的化石空白提供新的思路和啟示。

　　相關研究成果倫敦時間2月1日正式發表于《英國皇家學會會刊B》。

　　據介紹，地球生命有38億年的歷史。長期研究認為，寒武紀生物大爆發誕生了地球動物樹的基本框架，衍生了現代動物門類的根，4.8億年之后的奧陶紀各門類的綱、目、科、屬、種不同動物類群才大量出現，導致地球動物樹才開始枝繁葉茂。目前地球上的動物大概有38個動物門類。

　　這其中，環節動物作為現代重要的動物門類，在海洋和陸地上都十分常見，主要以大家熟知的蚯蚓、沙蠶和螞蟥最為常見。之前有研究認為，環節動物已出現在寒武紀早期，主要隸屬環節動物干群或者古環節動物亞門。據最新的研究，環節動物門存在或起源于隱居綱祖先，現代的扇毛蟲（俗稱籠頭蟲）就屬于這個類群，但缺乏早期化石記錄。

　　澄江擬管蟲于1997年被發現于我國云南澄江化石庫。由于其身體前部有成圈的刺狀結構，澄江擬管蟲被認為是最早的帚蟲動物，但一直缺乏系統描述和研究。

　　基于西北大學早期生命研究所長期積累的15枚標本，張志飛團隊對澄江擬管蟲化石進行了重新研究。研究發現，該動物呈蠕蟲型，包括圓柱形的軀干和可伸縮的前區（即吻部）。吻的基部周圍長有束狀長刺，繞軀干前部周圍環狀分布。吻部可收縮和膨脹。膨脹時表面具有明顯的瘤突，收縮后瘤突通常并不可見

　　軀干表面瘤突比吻部表面的瘤刺或者鉤狀結構強烈，凸起較大。軀體表面的瘤突總體呈現三角錐狀，頂部迅速變細，或直或彎曲。身體內中空，有體腔，體腔內有消化道，消化道前邊形成一個漏斗形或鱗球形的前腸區（咽腔），咽部之下為腸道，腸道向下，部分膨大，向后變細，肛門位于蠕蟲身體的后末端，兩側發育線狀的腺體。

　　澄江擬管蟲因為身體前邊發育成圈的刺而被解釋為最早的帚蟲，新的研究發現這些刺與帚蟲的觸手不同，是束狀和櫛狀分布的，可以伸縮和內卷到身體前端，身體前端發育伸縮的吻部，吻部上長有成對的瓣鰓用于取食，這些與現代的扇毛蟲類具有最大的相似性，張志飛說。

　　他告訴《中國科學報》，現代的扇毛蟲在海底表面沉積取食，其腸道分布與澄江擬管蟲的腸道形態也比較一致。

　　除了化石形態上對比，該研究還整合了現代環節動物的形態和分子數據進行支序分析，結合貝葉斯分析、最大使然法和簡約法多種方法進行分析，雖然不同分析方法產生的結果并不完全相同，但所有分析都高度支持澄江擬管蟲+扇毛蟲分支，表明該化石代表地球已知最早的扇毛蟲（俗稱籠頭蟲）。

　　“扇毛蟲類的分析結果表明，澄江擬管蟲屬于高度演化的冠群環節動物，隸屬于隱居型的絲鰓蟲中的扇毛蟲。”張志飛表示，因為扇毛蟲系統位置較高，其它譜系類群在它們出現前應該已經發生輻射，據此推測環節動物的諸多類群在澄江動物時期已經高度多樣化。

　　張志飛表示，如果推測冠群環節動物在寒武紀多樣性已經很高，但其化石卻十分稀少，這似乎存在很大矛盾。究其原因，一種可能是冠群環節動物生活的環境并不適宜特異型化石保存。如果這樣，說明寒武紀特異型化石庫保存的化石類型并不能完全代表寒武紀全部的生命群落面貌。

　　此外，澄江擬管蟲的研究將環節動物的輻射從分子生物學研究推測的奧陶紀，前推到地球顯生宙的起始——寒武紀大爆發時期，表明環節動物冠輪類原口動物在寒武紀第三階之前已經大量出現，該研究首次將更環節動物亞門的祖先前推至寒武紀早期。該研究和發現進一步支持了中國科學院院士舒德干提出的地球動物樹三幕式成型新假說，即地球動物三大亞界、四大超門在5.6-5.2億年的前寒武紀-寒武紀界限附近以基礎動物、原口動物和后口動物三幕式依次出現的過程，顯現了寒武紀大爆發的突發性和階段性的特點。