一国际研究小组揭示了进化历史中一个有趣的方面:腹神经索的发展,这是中央神经系统的一个关键元素,存在于脱皮动物(包括昆虫、线虫和阴茎蠕虫)中。他们的研究阐明了这些结构的起源,可以追溯到早寒武纪时期。
一国际研究小组发现了进化历史中一个令人感兴趣的方面:腹神经索的发展,这是中央神经系统的一个重要组成部分,在脱皮动物物种中,包括昆虫、线虫和阴茎蠕虫。他们的研究发表在科学进展中,为这些结构的起源提供了重要的见解,起源于早寒武纪。
研究小组由王邓博士(西北大学)、让·瓦尼埃博士(里昂大学)、切玛·马丁-杜兰博士(伦敦大学玛丽女王学院)和玛丽亚·埃兰茨博士(胡安·卡洛斯大学)组成。他们研究了来自重要寒武纪沉积物的出色保存的化石。研究中包括了早期演化的鳞头动物的例子,鳞头动物是一种脱皮动物的亚群,这为古代物种的神经系统布局提供了独特的视角。
脱皮动物包括节肢动物(如昆虫和蟹)、线虫(圆形蠕虫)以及较小的群体,如泥龙和阴茎蠕虫。它们中央神经系统的结构,包括大脑和腹神经索,吸引着科学家们致力于绘制这些群体之间的进化联系。
例如,阴茎蠕虫的特征是只有一条腹神经索,而盔甲动物和泥龙拥有成对的神经索,泥龙还表现出成对的神经节。一个问题仍然存在:脱皮动物的共同祖先是有一条腹神经索还是成对的神经索?此外,尽管盔甲动物和泥龙与节肢动物共享相似的神经系统组织,但它们在基因上是有区别的。这些相似之处是由于趋同进化,还是表明共享的进化谱系?
鳞头动物,涵盖阴茎蠕虫、盔甲动物和泥龙,最早出现在早寒武纪,对于探讨脱皮动物中腹神经索的进化历史至关重要。通过检查来自富尔图尼安的宽川铺组(例如,早阴茎蠕虫和早泥龙)、澄江生物群(例如,小黑青虫和玛芳索虫)以及乌鲁湾阶段的奥托亚繁殖化石,研究人员发现了这些古代生物腹部两侧的延长结构。
“这些结构与现代阴茎蠕虫中的腹神经索非常相似,”王邓博士和让·瓦尼埃博士分享道。他们的研究表明,这些化石保留了一条腹神经索的印记,为鳞头动物的可能祖先状态提供了见解。
系统发育分析支持了鳞头动物很可能以单条腹神经索作为其共同特征这一观点。此外,线虫和全节肢动物(包括节肢动物、缓步动物和有足动物)之间的进化关系表明,它们的共同祖先也很可能只有一条神经索。
“这使我们建议所有脱皮动物的共同祖先具有一条腹神经索,”切玛·马丁-杜兰博士表示。“节肢动物、盔甲动物和泥龙中发现的成对神经索很可能是独立发展而来的,作为衍生特征。”
研究还强调了成对腹神经索、神经节和身体分节之间的联系。盔甲动物、泥龙和全节肢动物展示了不同程度的身体分节,表明这些结构适应可能与神经系统的变化同时演化。
玛丽亚·埃兰茨博士表示:“成对神经索的发展可能增强了运动协调,尤其是在分节动物中。在从前寒武纪到寒武纪的过渡期,神经和肌肉系统的改变很可能与附肢的出现相关,使得运动方式更加复杂。”
这项突破性的研究增强了我们对脱皮动物进化的理解,并强调了化石记录在回答早期动物发展关键问题中的重要性。通过将神经系统结构与更广泛的进化模式联系起来,这项研究为各种脱皮动物谱系如何进化和适应其环境提供了更清晰的理解。