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研究人员发现寒武纪海洋高等水螅化石拓展水母亚门进化史

2021/02/03点击次数:

202123日,18新利体育官网近海海洋环境科学国家重点实验室(MEL)与德国巴伐利亚自然历史博物馆(ZSM)、西北大学、中国地质调查局西安地质调查中心等单位在《英国皇家学会会刊B辑》(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)发表研究论文,题为寒武纪海洋高等水螅化石拓展水母亚门进化史,揭示海洋水螅水母类进化史新认识。

刺胞动物是最原始的多细胞动物门类之一,对阐明新元古代和古生代多细胞动物的体型发育与生活史演变至关重要,吸引着科研人员在埃迪卡拉纪和寒武纪的地层中寻找他们的化石。水母亚门和珊瑚亚门是刺胞动物的两个亚门,前者具水螅、水母两个生活史阶段,呈现世代交替,绝大多数为海产。与柔软的水母体阶段相比,具几丁质或钙质外骨骼的水螅体阶段更易保存为化石。然而已报道的水螅化石少,易与海藻、苔藓动物、笔石动物等也营群体生活的其他类群混淆,特别是笔石动物。由于绝大数笔石动物已灭绝,其系统学归属是困扰古生物学界的难题。早在19世纪中期(1843–1868),大部分笔石研究人员曾认为笔石动物与水螅虫纲巨螅目桧叶螅属和羽螅属具较近的亲缘关系,目前研究人员基于形态特征多将笔石动物归至半索动物门,但部分化石仍存在水螅-笔石归属争议,而解决这些争议需基于特异保存的化石。

在本论文中,研究人员对山东沂南上寒武统凤山组的一种分类位置不定的笔石进行了研究,并于2020年两次赴其模式产地采集化石。在其1985年发表的原始描述中,原作者提到欲归入(笔石动物)各目都感欠缺,难以使人置信”,“因此在今天研究的水平上,谈论其归属似乎是不切实际的,笔者暂将此属归入分类位置不定的笔石类中。经重新研究模式标本,研究人员发现这种笔石的正模和部分副模为特异保存的水螅化石,与现生高等水螅巨螅目双唇螅属在形态上高度相似,将其提升为古双唇螅新属。研究人员进一步对已发表的水螅化石(含疑似化石)进行了系统梳理,结合地层学、古生物学和分子系统学分析,发现此类高等水螅丢失水母阶段的现象可追溯至中泥盆纪,他们在寒武纪地层出现不支持当前的水母亚门分子钟假说,支持更早出现的刺胞动物埃迪卡拉辐射假说,拓展了水母亚门进化史。

实验室博士后宋希坤为第一作者兼通讯作者,合作者包括Bernhard RuthensteinerZSM)、吕明昕(18新利体育官网海洋与地球学院2019级硕士生)、韩健、刘茜(西北大学)、王健(西安地调中心)。其中韩健和王健为古生物学家,王健专门研究笔石动物化石。本研究是海洋现生无脊椎动物学、地层学、地质古生物学、分子生物学等多学科交叉的结果。研究结果获加拿大马尼托巴博物馆地质学家和古生物学家Graham Young博士、俄罗斯科学院西伯利亚分院地质与地球物理研究所笔石动物学家Nikolay Sennikov博士等国际同行认可。

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所研究的化石,比例尺2 cm

所研究的化石模式标本,保存于中国科学院南京地质古生物研究所,比例尺0.5 mm

海洋刺胞动物水母亚门主要类群进化史

本研究由国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中国地质调查局项目、中国博士后科学基金、MEL杰出博士后基金等项目资助。宋希坤博士于2017年获MEL杰出博士后基金资助进入实验室,主要研究方向为海洋底栖生物多样性,聚焦海洋水螅和珊瑚等刺胞动物,合作导师柯才焕教授。其代表性研究《中国与两极海域桧叶螅科刺胞动物多样性》获评中国博士后基金会2018年度优秀学术专著,近期发现的以钵水母纲、水螅虫纲、珊瑚虫纲等刺胞动物水螅体为主的深海塑料生物群落在《环境科学与技术快报》发表,并被《自然》遴选为研究亮点。


论文来源:

*Song X, Ruthensteiner B, Lyu M, Liu X, Wang J, Han J. (2021) Advanced Cambrian hydroid fossils (Cnidaria: Hydrozoa) extend the medusozoan evolutionary history. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 288: 20202939. https://doi.org/10.1098/rspb.2020.2939