宝玉|5亿岁的云南虫身份确定被写入脊椎动物“家谱”第一页( 二 )

为进一步确定云南虫的具体演化位置，研究团队整合了最新的、包括后口动物和早期脊椎动物化石在内的性状矩阵，并加入新观察到的云南虫性状，采用贝叶斯算法进行重建计算。分析结果支持云南虫处于脊椎动物谱系的最基干位置，介于尾索动物和其它脊椎动物之间。
“脊椎动物颌的起源，也困扰了学界很久。 19世纪初，有科学家提出设想，认为在漫长的演化中，鳃弓演化出颌弓和与舌弓，但此前一直没有找到化石记录佐证。 ”姜宝玉介绍，随后的科学发现却让人对这一假说提出质疑。
“现生的无颌脊椎动物盲鳗和七鳃鳗的控制前两个鳃弓的基因没有发育成颌弓和舌弓，而是发育成了上下唇，发育中也看不到鳃弓的痕迹，这与有颌脊椎动物的鳃弓不一样。 ”姜宝玉说，此次研究中，科研人员在确认云南虫的“身份”后，在其相当于第一对咽弓的位置上发现了与后部其他鳃弓一样的叠盘状细胞结构、鳃丝和蛋白微原纤维等构造。
因此，云南虫拥有从前到后彼此相似、同样具有细胞软骨的7对咽弓。彼此相似的咽弓也出现在另一种寒武纪基干脊椎动物——后斯普里格鱼身上。
“云南虫相似的7对系列咽弓的发现，支持解剖学家们早在19世纪就已经提出的脊椎动物咽弓同源理论假说，即鱼类的鳃弓是颌弓和舌弓的原型，脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面的鳃弓是系列同源构造。 ”姜宝玉表示，这意味着，虽然现生脊椎动物不同位置的咽弓会发育成颌弓、舌弓和鳃弓等形态不同的骨骼，但在脊椎动物演化初期不同位置的咽弓是彼此相似的。
篮状咽颅证实脊椎动物祖先咽颅形态
姜宝玉认为，这次研究的另一个重要新发现，是云南虫的7对咽弓在腹背两端被成对的水平软骨连接，组成了一个类似于篮状的咽颅。咽颅是指脊椎动物头部消化道周围的一组骨片，起到支撑和保护作用，现生脊椎动物的咽颅由颌弓、舌弓和鳃弓等咽弓的骨骼构成。
“篮状咽颅是现生无颌类脊椎动物和化石无颌类真显鱼的典型特征，然而寒武纪后斯普里格鱼和有颌类脊椎动物的咽颅由一系列彼此分离的软骨棒组成。 ”姜宝玉说，后斯普里格鱼的这种咽颅特征引起了关于脊椎动物祖先咽颅形态的争议。出现更早、位于脊椎动物最基干位置的云南虫咽颅特征支持篮状咽颅是更古老的祖先特征这一观点。
由此可见，作为现生脊椎动物最古老的近亲，云南虫为揭示脊椎动物的起源和早期演化提供了关键证据，对脊椎动物颌和其他关键特征演化的探索均将产生深远的影响。
姜宝玉认为， “从另外一个角度来看，该项研究再一次展示了澄江动物群化石具有保存微纳尺度精细生物学结构的潜力。 ”
【宝玉|5亿岁的云南虫身份确定被写入脊椎动物“家谱”第一页】此次成果也得到了《科学》杂志审稿人的高度评价：“这是对科学的重大贡献，该论文将成为古脊椎动物学的一篇关键论文，展示了人们期待已久的、最可信的解剖结构化石证据，解决了寒武纪干群脊椎动物争议问题。他们所展示的信息是一个里程碑，在未来的许多年里，即使更高分辨率的研究也难以超越。 ”采访人员金凤

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