天天快資訊丨5.18億年前的云南蟲是個什么“蟲”？2022年度中國古生物學十大進展發布

“從魚到人”演化關鍵環節是在何時、何地，又是如何發生的？長頸鹿的脖子為何那么長？距今43500年前的古代老虎長什么樣？3月17日，中國古生物學會在江蘇南京發布“2022年度中國古生物學十大進展”評選結果，如上謎題被一一解答。

本次入選成果由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、中國地質大學（武漢）、北京大學、南京大學、長安大學等科研院所和高校領銜完成。“十大進展”從31項提名成果中選出，進展涉及自寒武紀到第四紀的多個地質年代。

(資料圖)

“自2017年‘十大進展’首次發布以來，中國古生物學十大進展已經成為世界古生物學的一個風向標。”中國古生物學會秘書長張元動告訴記者，除古生物學外，本次“十大進展”還涉及非常多的相關學科，例如地層學、古生態學、古人類學、地球化學以及大地構造學等，是十幾個學科融合交叉的研究進展。

云南蟲生態復原圖 中科院南京地質古生物所供圖

迄今最原始脊椎動物為5.18億年前云南蟲

現代脊椎動物從何而來？最古老的脊椎動物是什么？在地球生命演化的歷程中，有關脊椎動物起源的問題始終是最吸引人的科學熱點。

演化生物學家通常根據現生頭索動物文昌魚的特征，推測脊椎動物的祖先是一類具有脊索、背神經管和鰓裂的后口動物。然而，這一假想的脊椎動物祖先始終沒有得到化石證據的支撐。

這些重大古生物學問題的謎底，藏在位于我國云南的澄江動物群中。2022年7月8日，由中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎領導的“地球-生命系統早期演化”研究團隊和南京大學地球科學與工程學院教授姜寶玉課題組密切合作完成的一項研究成果發表在《科學》雜志。研究發現，5.18億年前的寒武紀澄江動物群產出的云南蟲，其咽弓具有脊椎動物獨有的細胞軟骨結構，確認了云南蟲是脊椎動物的最原始類群。

研究團隊利用三維X射線斷層掃描顯微鏡、傅立葉紅外光譜、拉曼光譜、掃描電鏡和透射電鏡等多種現代實驗技術手段，從微觀解剖學結構上重新研究了一種此前分類存疑的動物：云南蟲。

通過對127塊云南蟲標本的鰓弓結構的再分析，研究團隊首次在云南蟲咽弓上發現了微納尺度三維保存的疊盤狀細胞結構和蛋白微原纖維構造，證明云南蟲具有脊椎動物獨有的、由細胞軟骨構成的咽弓，表明云南蟲屬于原始脊椎動物。

“研究成果支持了云南蟲是一種干群脊椎動物，為脊椎動物的起源和早期演化提供了關鍵證據，對脊椎動物咽顱關鍵特征演化的探索將產生深遠影響。”中科院南京地質古生物研究所研究員趙方臣表示，從另一個角度看，該研究再一次展示了澄江動物群化石具有保存微納尺度精細生物學結構的潛力。

5.35億年前化石表明皺囊蟲更可能是蛻皮動物

▲2017年的《自然》封面文章提出皺囊蟲是最原始的后口動物（圖片來源：Jian Han/Dinghua Yan）

5年前，一種只有毫米大小、長著一張大口的動物登上了《自然》雜志封面，一度引發熱議。當時的一項研究認為，這種名為“皺囊蟲”的微體生物是最原始的后口生物，被認為是人類遠祖的至親。

▲最新研究繪制的皺囊蟲三維藝術復原圖（圖片來源：中國科學院南京地質古生物研究所）

但2022年8月，由長安大學、中科院南京地質古生物研究所等國內外科研人員組成的研究團隊，通過對陜南約5.35億年前的微體化石皺囊蟲的深入研究，證實具有囊形體構的皺囊蟲（約5.35億年前）是蛻皮動物，揭示了囊形的體構在蛻皮動物祖先類型中出現，為蛻皮動物體構起源的研究提供了更多的可能性；同時證實了皺囊蟲不是最早的后口動物，后口動物亞界化石的首現時間仍應在約5.18億年前（澄江動物群）。相關成果發表在《自然》雜志上。

▲對皺囊蟲化石解剖結構的分析（圖片來源：參考資料[1]）

皺囊蟲曾被解釋為最早的后口動物的關鍵特征，是此前研究認為皺囊蟲具有“腮孔”。“皺囊蟲沒有腮孔，曾被解釋為腮孔的結構很可能是封閉的具刺骨板在化石化過程中磨損形成的孔狀結構。”中科院南京地質古生物研究所研究員張華僑告訴記者，同時，皺囊蟲的發育表皮、上皮不具纖毛、末端的口和環口的輻射對稱排列的結構表明它和蛻皮動物有更近的親緣關系。由此，研究團隊認為，皺囊蟲更可能是蛻皮動物，而不是后口動物。

蛻皮動物是原口動物的一個分支，包括環神經動物（鰓曳蟲、蛔蟲等）和泛節肢動物（三葉蟲、蜘蛛、蝦等）。已知最早的蛻皮動物出現在寒武紀“幸運期”，但都是環神經動物，皺囊蟲為已知最早的蛻皮動物增添了全新類型。同時，皺囊蟲的“囊形”體構明顯有別于其他蛻皮動物的“蠕形”體構，這表明“蠕形”并不是蛻皮動物唯一的體構類型，蛻皮動物的最晚共同祖先也可能并非蠕形。

2022年度中國古生物學十大進展

1.志留紀化石庫揭示早期有頜脊椎動物崛起與多樣性

2.古基因組揭示新疆五千年來人群的形成歷史

3.超微結構揭示云南蟲具有原始脊椎動物咽部骨骼

4.皺囊蟲是早期蛻皮動物，而不是最早的后口動物

5.性選擇促進長頸鹿類頭頸部特異性演化

6.四萬年前東亞現代人的顏料加工和創新性復合工具使用

7.中生代昆蟲關鍵生態行為的演化

8.世界首例老虎古基因組

9.大氣二氧化碳含量變化揭秘二疊紀末生物大滅絕機制

10.晚古生代冰室氣候下的全球變暖及海洋缺氧（并列進展10）

10.三疊紀-侏羅紀之交火山作用與陸地生態系統波動影響（并列進展10）

參考資料：

[1] Liu, Y., Carlisle, E., Zhang, H. et al. Saccorhytus is an early ecdysozoan and not the earliest deuterostome. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05107-z

[2] New evidence proves saccorhytus is ecdysozoan. Retrieved Aug. 17th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/961928

[3] 蛻皮動物體構起源研究取得進展. Retrieved Aug. 18th, 2022 from https://www.cas.cn/syky/202208/t20220818_4844871.shtml

標簽：