日前，中英科學(xué)家對(duì)世界自然遺產(chǎn)“澄江生物群”的研究取得新進(jìn)展 。 “自然指數(shù)”收錄期刊、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)刊物《皇家學(xué)會(huì)B刊生物科學(xué)專輯》發(fā)表了中國(guó)云南大學(xué)云南省古生物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室侯先光研究團(tuán)隊(duì)與英國(guó)倫敦自然歷史博物館、倫敦皇家霍洛威大學(xué)的科研人員共同完成的題為“寒武紀(jì)三葉形蟲刺狀納羅蟲附肢精細(xì)構(gòu)造及其發(fā)育學(xué)、生態(tài)學(xué)意義”的研究論文 。 研究人員對(duì)世界自然遺產(chǎn)“澄江生物群”中的刺狀納羅蟲化石進(jìn)行了精細(xì)的、三維的形態(tài)學(xué)觀察，揭開(kāi)了寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物食性之謎，表明5億多年前的海洋已有高度復(fù)雜、高度進(jìn)化的生態(tài)系統(tǒng) 。
刺狀納羅蟲是世界自然遺產(chǎn)“澄江生物群”中最早被報(bào)道的兩個(gè)物種之一，是澄江生物群的標(biāo)志性化石 。 這種美麗的節(jié)肢動(dòng)物生活在5.2億年前的寒武紀(jì)海洋中，身體通常有黃豆粒到蠶豆大小不等，由近半圓形的頭甲和長(zhǎng)橢圓形的尾甲組成，尾甲側(cè)、后緣具刺，因此得名“刺狀納羅蟲” 。 它的頭甲和尾甲下具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的附肢，擔(dān)負(fù)著運(yùn)動(dòng)、攝食的功能 。 在過(guò)去，限于技術(shù)手段，這些埋在化石標(biāo)本內(nèi)部的附肢的精細(xì)形態(tài)很難研究，因此人們對(duì)刺狀納羅蟲的分類位置、生活習(xí)性的認(rèn)識(shí)十分有限 。 現(xiàn)在，在高精度的X射線顯微CT的幫助下，研究人員得以無(wú)損地、高精度地對(duì)它的身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意角度的觀察，并使用軟件對(duì)它的身體模型進(jìn)行“虛擬解剖”，分離出身體的各個(gè)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察 。
研究結(jié)果顯示，澄江生物群中的刺狀納羅蟲化石保存了微米尺度的、精美的軟軀體細(xì)節(jié)，它修長(zhǎng)優(yōu)雅的觸角、三角形的口板、內(nèi)外肢的剛毛、內(nèi)肢末端爪和附肢內(nèi)側(cè)的修飾物等，無(wú)不栩栩如生 。 刺狀納羅蟲身體前、后部的附肢形態(tài)存在顯著差異，而且成蟲和幼蟲的附肢形態(tài)又互不相同 。 這些差異中，最引人注目的是附肢原肢（附肢基部）的結(jié)構(gòu) 。 幼蟲身體后部的附肢，其原肢較小、內(nèi)側(cè)較為光滑；身體前部附肢的原肢則特化為“顎基”結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)具有兩列整齊排列的小突起，用于研磨較小、較軟的食物顆粒，例如藻類、有機(jī)碎屑等 。 成蟲的顎基則有多排發(fā)達(dá)的刺，尤其是在靠近口部的附肢上，這些刺狀結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)、十分尖利，它們大小不一、錯(cuò)落有致地排列著，可以有效地撕碎食物，比如帶殼的生物、其他動(dòng)物的肢體等 。
根據(jù)附肢形態(tài)的分化，研究人員推測(cè)，和很多現(xiàn)代節(jié)肢動(dòng)物一樣，刺狀納羅蟲的成蟲和幼蟲之間也存在顯著的食性差異，在寒武紀(jì)早期海洋生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中、在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)了不同的位置 。 這種現(xiàn)象叫作“生態(tài)位分異”，它既避免了不同發(fā)育階段的同類個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)有限的食物資源，又使得這一物種能夠利用更多的資源，從而增加了生存機(jī)會(huì) 。 成蟲和幼蟲附肢形態(tài)的差異及其生態(tài)位分異表明，在5億多年前的海洋中，生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)是高度復(fù)雜、高度進(jìn)化的 。 論文第一作者翟大有副研究員表示，這項(xiàng)研究成果的意義在于：發(fā)現(xiàn)了納羅蟲腿上有很密集的刺，即所謂的“顎基” 。 它是用來(lái)粉碎食物的 。 從這個(gè)結(jié)構(gòu)判斷，納羅蟲是吃肉的 。 之前不知道有這個(gè)結(jié)構(gòu)，很多人以為它是吃泥巴的（泥巴里的有機(jī)碎屑） 。 同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了成蟲和幼蟲的顎基結(jié)構(gòu)不同，據(jù)此推測(cè)，幼蟲吃較軟較小的獵物，成蟲顎基上的刺更發(fā)達(dá)，更粗壯，吃大的、帶殼的生物 。 這種分工，避免了內(nèi)斗，是一種很高等的組織形式 。
【中英科學(xué)家揭開(kāi)寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物食性之謎】侯先光研究員、劉煜研究員為論文通訊作者，麥慧娟博士后為論文共同作者 。 本項(xiàng)研究由國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省科技廳基金、云南省古生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等科研項(xiàng)目資助 。
推薦閱讀
- 我科學(xué)家揭開(kāi)桃基因組變化奧秘
- 科學(xué)家揭開(kāi)豬籠草“油嘴滑蟲”機(jī)制，開(kāi)辟超滑防冰表面
- 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最早現(xiàn)生鳥類祖先“神奇雞”，挑戰(zhàn)鳥類南半球起源說(shuō)
- 馴鹿適應(yīng)北極環(huán)境 科學(xué)家告訴你為什么
- 科學(xué)家繪制生命暗物質(zhì)“星空?qǐng)D”
- 中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)耳朵演化的關(guān)鍵缺失環(huán)節(jié)
- 中國(guó)科學(xué)家將基因組分析速度提升5倍
- 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“地獄螞蟻” 距今約9900萬(wàn)年
- 印科學(xué)家為昆蟲打造豪華VR“娛樂(lè)”平臺(tái)
- 中美科學(xué)家揭秘西班牙神秘鳥足跡