云南虫|5亿岁的云南虫身份确定被写入脊椎动物“家谱”第一页脊椎动物

研究团队对海口地区产出的127块云南虫标本的鳃弓结构进行了分析，首次在云南虫咽弓上发现了微纳尺度三维保存的叠盘状细胞结构和蛋白微原纤维构造。这证明云南虫具有脊椎动物独有的、由细胞软骨构成的咽弓，属于原始脊椎动物。
现代脊椎动物从何而来？最古老的脊椎动物长什么样？这些重大科学问题一直吸引着古生物学家不断探寻。
位于我国云南的澄江动物群，保存了大量脊椎动物的祖先类群。
此前，学界普遍认为最古老的脊椎动物是来自澄江动物群的昆明鱼，并推测脊椎动物的祖先是一类具有脊索、背神经管和鳃裂的后口动物。然而，这一假想始终没有得到化石证据的支撑。
如今，这一谜团终于被破解。
7月8日，国际权威学术期刊《科学》刊发南京大学姜宝玉教授课题组和中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎领导的地球—生命系统早期演化团队的研究成果，确认了我国5.18亿年前澄江动物群中的云南虫是脊椎动物的最原始类群。
云南虫身份界定一度存争议
距今约5.05亿年的加拿大布尔吉斯页岩动物群和距今约5.18亿年的中国云南澄江动物群，有丰富的、保存精美的以软躯体结构为特征的动物化石。
其中， 1909年已经被发现的布尔吉斯页岩动物群，产出了头索动物皮卡鱼和基干脊椎动物后斯普里格鱼化石，科学家在澄江动物群中则发现了包括基干脊椎动物昆明鱼和分类位置存疑的云南虫在内的多种脊索动物化石。这些化石是迄今为止世界上最古老的脊索动物，为揭开脊椎动物起源和早期演化之谜提供了珍贵材料。
从形态上看，云南虫有点类似现在的蠕虫，它们身体侧扁，一般只有3厘米至4厘米长。
不同于具有典型脊椎动物特征的昆明鱼，云南虫形态更接近头索动物文昌鱼，但它在脊椎动物起源和后口动物系统树上的位置一直存在争议。论文的共同通讯作者、南京大学教授姜宝玉介绍。
1995年，《自然》杂志曾发表研究，研究将云南虫作为最早的脊索动物。《纽约时报》和《科学周刊》还对此作了专题评述。
在此之后，中国学者陈均远等人在昆明海口地区又发现了大量云南虫新标本。基于这些标本更加精细的解剖学结构，他们将云南虫归为原始有头类，认为其演化位置介于头索动物文昌鱼和脊椎动物七鳃鳗之间。这一成果1999年在《自然》杂志发表后，在学界掀起了有关云南虫分类位置的大讨论。
由于不同学者对云南虫保存各异的软体组织细节的解释存在较大差异，云南虫自1991年被首次报道以来，被分别归类于脊椎动物、头索动物、半索动物、后口动物干群、甚至原始的两侧对称动物。姜宝玉介绍，云南虫分类位置存在的争议严重影响了基于这类关键化石开展脊椎动物起源的研究。
咽弓特殊特征助其验明正身
针对云南虫分类位置之谜，在常规的形态学研究无法达成共识的情况下，研究团队利用三维X射线断层扫描显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜等多种现代实验技术手段进行研究，希望从微观解剖学结构着手去破解这一谜题。
基于陈均远等学者于2003年提出的云南虫鳃弓可能具有细胞软骨这一重要线索，研究团队对海口地区产出的127块云南虫标本的鳃弓结构进行了分析，首次在云南虫咽弓上发现了微纳尺度三维保存的叠盘状细胞结构和蛋白微原纤维构造。
叠盘状细胞结构是软骨细胞独特的排列方式，而蛋白微原纤维是脊椎动物软骨常见的细胞间基质的纤维结构。这两个特征证明云南虫具有脊椎动物独有的、由细胞软骨构成的咽弓，表明云南虫属于原始脊椎动物。姜宝玉说。

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