蜕皮动物体构起源研究取得重要进展

科研人员通过陕南约5.35亿年前的微体化石“皱囊虫”（Saccorhytus）的深入研究，对其亲缘关系和演化意义给予了全新解读，为蜕皮动物体构起源研究提供了重要信息。研究论文于2022年8月17日在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）杂志上在线发表。该成果由中国科学院南京地质古生物研究所、长安大学、美国弗吉尼亚理工大学、英国布里斯托尔大学、山东科技大学、德国柏林自由大学、中国地质科学院地质研究所、自然资源部第一海洋研究所和瑞士光源的科学家组成的国际联合研究团队共同完成。

皱囊虫于2017年报道于陕南西乡县张家沟剖面寒武系幸运阶宽川铺组的含磷灰岩中，被解释为最早的后口动物，并由此提出后口动物可能有一个毫米大小的、生活在海底泥沙缝隙中的、有口无肛的祖先类型。后口动物包括棘皮动物（海百合，海星，海胆等）、半索动物（肠鳃类和羽鳃类等）、头索动物（文昌鱼等）、尾索动物（海鞘等）和脊椎动物（鱼、青蛙、鳄鱼、恐龙、鸟、老虎、熊猫和人类等）。支持皱囊虫为后口动物的关键特征是化石中的“鳃孔”结构，被认为是后口动物的原始特征之一。

皱囊虫是毫米大小的两侧对称动物，具有囊形的身体和末端的开口，围绕口发育了辐射状皱褶，辐射对称排列的具刺突起。本次基于更多的、保存更加完整的化石标本的深入研究表明，皱囊虫身体两侧对称排列了具刺骨板，反口面有大量小刺，而曾被解释为“鳃孔”的结构，很可能是封闭的具刺骨板在化石化过程中磨损形成的孔状结构。皱囊虫的一些关键特征，比如发育表皮又叫角质层、上皮不具纤毛、末端的口和环口的辐射对称排列的结构，表明它和蜕皮动物有更近的亲缘关系，因此皱囊虫更可能是蜕皮动物而不是后口动物。

蜕皮动物是原口动物的一个分支，它包括环神经动物（鳃曳虫，动吻虫，蛔虫，马线虫等）和泛节肢动物（天鹅绒虫，水熊虫，三叶虫，蜘蛛，昆虫，蜈蚣，虾，蟹等）。已知最早的蜕皮动物化石出现在寒武纪幸运期，但都是环神经动物，皱囊虫为已知最早的蜕皮动物增添了全新类型。皱囊虫在蜕皮动物内部的系统位置尚未解决，它可能是环神经动物的祖先类型、泛节肢动物的祖先类型或蜕皮动物的祖先类型。

蜕皮动物一般具有“蠕形”体构，它们的最晚共同祖先可能也是蠕形的。皱囊虫的“囊形”体构明显有别于其它蜕皮动物的“蠕形”体构，这表明“蠕形”并不是蜕皮动物唯一的体构类型，蜕皮动物最晚共同祖先也可能并非蠕形。

蜕皮动物体构的起源仍有待于对寒武纪幸运期已知最早的蜕皮动物的相互演化关系的进一步研究。

论文信息：Yunhuan Liu, Emily Carlisle, Huaqiao Zhang*, Ben Yang, Michael Steiner, Tiequan Shao, Baichuan Duan, Federica Marone, Shuhai Xiao*, Philip C. J. Donoghue*, 2022. Saccorhytus is an early ecdysozoan and not the earliest deuterostome. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-022-05107-z.

注：本文第一作者为长安大学刘云焕教授与英国布里斯托尔大学Emily Carlisle女士；通讯作者为中国科学院南京地质古生物研究所张华侨研究员（hqzhang@nigpas.ac.cn）、美国弗吉尼亚理工大学肖书海教授、英国布里斯托尔大学Philip C. J. Donoghue教授。