早期生命研究团队揭示蜕皮动物外骨骼多样性源头
作者:地质学系   编辑:李琛   发布时间:20-05-07      点击:

澳门新葡8455最新网站早期生命研究团队在对已知最古老的蜕皮动物(有吻突动物)化石及其遗蜕(该动物蜕下来的旧表皮)化石的研究中发现,蜕皮和几丁质表皮形成的关键遗传、理化特性应该在5.35亿年前就出现了。研究团队的最新成果《寒武纪初期有吻突动物外骨骼的网状结构指示其表皮细胞形态和排列方式》发表于56日出版的英国学术期刊《英国皇家学会会刊B:生物期刊》,文章的第一作者为澳门新葡8455最新网站-里昂最新网站联合培养的博士研究生王邓,通讯作者是其导师韩健研究员和Jean Vannier研究员。

覆盖在蜕皮动物体表的几丁质外骨骼,一旦形成就不能随着动物身体生长改变形状,因此蜕皮动物必须周期性地蜕去旧皮(外骨骼),换上“新衣”,才能继续生长发育。现今蜕皮动物表皮或软或硬、或厚或薄,类型丰富、功能多样,但都是由其下一层宽度约1~60 微米的多边形表皮细胞向外分泌而成。科学家们发现,有些蜕皮动物分泌表皮时,表皮细胞会在其表皮上摹刻下自身的形状和排列方式,形成与之一一对应的网状结构,有的却没有这种对应关系,呈现出更为复杂的空间结构。那么,现生蜕皮动物的表皮细胞和表皮网状结构之间的复杂关系是从何时开始、又是如何演化的呢?

研究人员在陕南寒武系宽川铺组(距今约5.35亿年前)中发现一些已知最古老的蠕虫状蜕皮动物化石,其表面完整而清晰地保存着直径在5~20微米之间的网状结构。“这些网状结构与现生鳃曳动物表皮细胞的大小、形状和排列方式基本一致,由此我们断定这些化石上的一个微观网格应该对应一个表皮细胞。”韩健研究员介绍说,研究人员还在化石表面发现了硬、软两类网状结构:一种是硬的,是由直脊组成的多边形,多发育在蠕虫表皮坚硬的刺状骨片上,具有防御功能;另一种是由多褶脊组成的多边形,常见于骨片之间较柔软的表皮部分。这种软的网状结构便于虫体弯曲和伸缩,弥补了虫体全身“披盔戴甲”而带来的运动缺陷。

研究人员认为,蜕皮动物的共同祖先可能具有的是形式单一的又薄又软的几丁质表皮,这种表皮经过一段时间演化后就会出现形态功能的分化。“宽川铺生物群中的有吻突动物几丁质外骨骼软硬两种形式就代表了这种初级分化。”王邓等人认为,“至少在不晚于5.35亿年前,蜕皮动物外骨骼多样性就出现了。”  (熊晓芬)

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图:现生鳃曳动物表皮细胞和寒武纪早期蜕皮类蠕虫表皮网状结构。APriapulus caudatusB,表皮细胞纵切面。C,表皮网状纹饰。D,蜕皮类蠕虫化石。E,骨片表面直脊网状结构。F,骨片间柔软表皮上的多褶脊网状结构。



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