北京
▲視頻中部分內容由AI生成
環節動物是地球上物種最豐富、生態分布最廣的動物門類之一，如蚯蚓、沙蠶、螞蝗等。然而，由于其身體柔軟、死亡后極易腐爛的特性，完整的環節動物實體化石十分罕見，早期演化歷史也因此存在諸多空白。
近日，中國科學院南京地質古生物研究所領銜的國際研究團隊，在寒武紀幸運期寬川鋪生物群中，發現了磷酸鹽化立體保存的多毛類環節動物化石，將顯生宙時期最早的環節動物實體化石記錄提前至5.35億年前，填補了環節動物早期演化的關鍵空白。
01
陷入停滯的研究
環節動物的身體表皮以蛋白質為主要成分，死亡后極易被微生物分解、腐爛。因此，絕大多數環節動物化石僅能保存蟲顎、棲管等硬體結構，軟體結構的化石記錄只能依賴特異埋藏的化石庫。
科學界推測環節動物可能在埃迪卡拉紀就已出現，但相關類群的親緣關系仍存較大爭議。
此前公認最早的環節動物實體化石，均來自寒武紀早寒武世及更晚時期的布爾吉斯頁巖型化石庫，且以壓扁的宏體化石形式保存，這暗示環節動物或許在更早的寒武紀紐芬蘭世就已誕生。
但紐芬蘭世既無布爾吉斯頁巖型化石庫，也沒有可靠的環節動物實體化石報道。因此，古生物學家便將目光轉向該時期的奧斯坦型化石庫——這類化石庫以磷酸鹽化立體保存為特征。
遺憾的是，在奧斯坦型化石庫中，科學家始終未發現任何環節動物實體化石。環節動物的早期演化線索，就此陷入停滯。
02
5.35億年前的新發現
寬川鋪生物群的出現，給研究帶來了希望。
科研人員此次研究的化石標本，全部來自陜南西鄉縣張家溝剖面寬川鋪組下段。這里屬于寒武系第一個小殼化石帶，年齡約5.35億年，正是寒武紀幸運期早期，也是此前環節動物化石記錄的空白階段。
▲寬川鋪生物群的環節動物。中國科學院南京地質古生物研究所供圖
研究團隊共發現了7枚珍貴標本，這些化石僅有數毫米大小，以磷酸鹽內核的形式復刻了動物的體腔及附肢內腔，類似于奧斯坦型保存方式，但是缺少剛毛等表皮相關結構。
同時，這些標本均為動物的部分軀干，缺失頭部和尾部，但核心特征十分清晰：軀干具有分節，每個分節都有一對側面或側腹面的附肢，附肢末端呈二分叉的葉狀突起，且同一附肢的兩個葉狀突起，大小和形態存在不同程度的差異。
根據附肢長度與對應體節寬度的比例差異，研究團隊建立了兩個環節動物新屬種：短腿寬川鋪蟲（附肢長度小于對應的體節寬度）和長腿張家溝蟲（附肢長度大于對應的體節寬度）。
03
多方考證定身份
為明確這些化石的生物分類地位，研究團隊開展了全面的對比分析，逐一排除了藻類、動物腸道、葉足動物、緩步動物、有爪動物及節肢動物的可能性，最終確認這些標本為多毛類環節動物，屬于環節動物全群。
研究發現，化石的附肢與環節動物（如沙蠶和浮蠶）的雙葉型疣足高度相似，其中長腿張家溝蟲的附肢與現生浮蠶類的疣足內腔更是高度契合；附肢末端的二分叉結構，恰好對應疣足的背葉和腹葉。這一特征表明，軀干分節和雙葉型疣足可能在冠群類環節動物的最晚共同祖先出現前，就已經演化形成。
▲長腿張家溝蟲與現生環節動物浮蠶的對比。中國科學院南京地質古生物研究所供圖
研究認為，這兩種早期環節動物的運動速度并不快，受體型過小和古海洋環境水體低雷諾系數的影響，其底棲和浮游的運動能力，均弱于現生的沙蠶和浮蠶。
該研究首次在寒武紀奧斯坦型化石庫中發現了環節動物實體化石，不僅填補了該類化石庫的環節動物記錄空白，更將顯生宙最早的環節動物實體化石記錄向前推進至5.35億年前。
上述發現從多個維度刷新了學界對早期環節動物演化的認知，解開了多個長期存在的演化謎題，為理解寒武紀生命大爆發的物種多樣性提供了全新視角。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2538071123
來源：中國科學院南京地質古生物研究所
責任編輯：閆文藝
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