寒武紀早期澄江化石庫中的澄江擬管蟲為地球已知最早的隱居型環節動物
時間：2025-12-08 02:24:12 來源：桑間濮上網 作者：時尚 閱讀：334次
澄江擬管蟲的束狀刺復原圖（西北大學供圖）
寒武紀澄江擬管蟲的模擬復原圖（西北大學供圖）
澄江擬管蟲的軀干和翻吻特征（西北大學供圖）
（神秘的地球uux.cn）據中國科學報（陳彬）：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），紀早江化居型對寒武紀早期澄江化石庫中的期澄澄江擬管蟲（Iotuba chengjiangensis）研究取得重大成果。研究人員發現，石庫該化石為地球已知最早的中的最早隱居型環節動物（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—蟄龍介蟲目的澄江蟲化石記錄前推至少2億年。
在生物譜系上，擬管所謂“冠群”（crown group），地球的隱動物即所有現生類群成員的已知最近共同祖先及其后裔）。與之相對的寒武環節則是“干群”，即在冠群之外，紀早江化居型但又與該冠群有更密切譜系關系，期澄且已絕滅的石庫生物類群。
該研究同時表明，中的最早有些現生動物門類的澄江蟲大多數類型，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。
相關論文信息：https://doi.org/10.1098/rspb.2022.2014
相關：西大科研團隊發現地球最早隱居型環節動物絲鰓蟲 將環節動物門類蟄龍介蟲目化石記錄前推至少2億年
（神秘的地球uux.cn）據陜西日報（記者 霍強）：2月2日，記者從西北大學獲悉：該校地質學系教授張志飛課題組對澄江化石庫中的澄江擬管蟲研究取得重大突破。研究人員通過形態和譜系分析發現，澄江擬管蟲屬于高度演化的環節動物，隸屬于隱居型絲鰓蟲類。該研究將環節動物門類蟄龍介蟲目化石記錄從石炭紀前推到寒武紀早期，前推至少2億年。
環節動物是現代重要的動物門類，目前已知至少有2萬多種、81科，以蚯蚓、沙蠶和螞蟥最為常見。環節動物主要分為古環節型亞門和更環節型亞門。之前有研究認為環節動物出現在寒武紀早期，但發現的化石以游走型多毛類居多，主要隸屬環節動物干群或者古環節動物亞門。目前研究認為環節動物門存在或起源于隱居類祖先，現代的扇毛蟲就屬于這個類群。
澄江化石庫以精美的特異型軟軀體化石保存而著名。澄江動物群發現的化石已經超過220個屬種，主要以節肢動物和各種蠕形泛節肢動物為主，現代海洋中繁盛的軟體動物、環節動物等底棲動物十分少見。
基于西北大學早期生命研究所長期積累的15枚澄江擬管蟲標本，張志飛團隊對該類化石進行了重新研究。研究發現，早期認為的帚蟲動物澄江擬管蟲事實上屬于形態高度演化的多毛類扇毛蟲。該類化石的研究表明環節動物的隱居型起源于寒武紀早期，至少在澄江動物群甚至更早時期已經發生大輻射。
張志飛介紹，通過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發現澄江擬管蟲與扇毛蟲為姊妹群，代表扇毛蟲祖先類群。在澄江動物群，環節動物無論化石數量還是屬種十分稀少，僅發現兩三個屬種。
據介紹，地球生命有38億年歷史，5.6—5.2億年前的寒武紀大爆發將地球劃分為隱生宙和顯生宙，成為地球演化的重要分水嶺。長期研究認為寒武紀大爆發誕生了地球動物樹的基本框架和現代動物門類的根，4.8億年奧陶紀之后各門類的綱、目、科、屬種才大量出現。然而，寒武紀早期腕足動物研究，尤其最新的環節動物絲鰓蟲的論證對這種傳統認識提出了新的挑戰，表明寒武紀大爆發并非只是動物門級干群祖先類型的出現，酷似現代海洋生物的動物屬種也突發性出現在5.2億年前的海洋中。
“此次研究表明，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。”張志飛說。
(責任編輯：休閑)
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