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高分辨率显微CT扫描 揭示寒武纪动物断壳演化之谜

文章作者:来源:www.shouzz.cn时间:2020-02-07



《科学技术日报》的记者?赵汉斌

中国科学院南京地质古生物研究所的研究人员最近在年前的云南省玉岗山组碳酸盐夹层中发现了一种新型软舌蜗牛。他们利用高分辨率微计算机断层扫描技术,结合扫描电镜观察,首次恢复其完整的破壳过程,为揭示动物破壳行为的起源和演变提供了重要线索。研究结果在线发表在国际权威期刊《古生物学》上。

动物外壳的出现是动物进化历史上一个非常重要的创新事件。这对塑造人体形态、保护脆弱软件、实现生态扩张具有重要意义。然而,不断生长的外壳也会阻碍动物的运动,消耗更多的能量。为了克服这些缺点,一些带壳动物已经进化出一种特殊的生存策略来打破外壳,即通过分泌隔板和裂解物质来打破外壳的顶部。然而,它是什么时候产生的以及它是如何进化的一直是个谜。

南京地质古生物研究所副研究员尹宗俊(音)表示,他们发现的破壳桶蜗牛的外壳横截面呈弯曲、圆形或亚圆形,外壳顶部呈颈状。根据壳体的表面结构,可以确定壳体破裂周期和壳体破裂间隔。他们在电子显微镜观察的基础上,利用高分辨率x光三维无损成像技术,重建了破壳期不同发育阶段的三维标本,恢复了桶形螺旋壳内双层隔板的形成、壳外环的形成和壳顶破裂的完整过程。

他们计算出这只破桶蜗牛的壳在其一生中至少被打碎过两次。对于处于食物链底部、生存竞争激烈的寒武纪桶装蜗牛来说,定期破壳可以有效降低能量消耗,提高运动能力,从而避开捕食者,间接揭示寒武纪大爆发不仅是动物身体形态的大爆发,也是动物生存策略的大辐射。

尹宗俊说桶螺破壳现象是目前动物破壳行为的最早化石记录。其复杂的破壳结构和过程不同于地质历史和现代腹足类,这可能反映了其背后基因调控机制的差异,表明破壳策略多次独立起源于不同群体。