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菲律宾申慱在线开户优惠登入:显微CT为早期节肢动物进行“虚拟解剖”

2020-06-30 中国科学报 张双虎
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语音播报

刘煜供图

  近日,《细胞—当代生物学》在线发表云南大学与哈佛大学共同完成的关于澄江节肢动物个体发育的论文。该研究突破了以往仅能对动物背甲结构的大小及形态变化进行研究的局限。研究人员利用显微CT技术,为未来澄江节肢动物腿肢等软体构造的发育生物学研究打开了新窗口。

  “节肢动物的口板跟头部的腿肢一起,形成一个几乎闭合的口器以便取食。”论文第一作者、云南大学古生物研究院云南省古生物研究重点实验室研究员刘煜对《中国科学报》说,“我们借助显微CT及计算机三维复原手段,首次清晰揭示了寒武纪大附肢类节肢动物——迷人林乔利虫头部保存的口板等精细结构。这些细微结构是使用传统研究手段无法观察和研究的。”

  一直以来,研究者主要使用光学显微镜等传统成像技术对澄江化石的形态进行观察,且局限在对化石表面所保存的二维结构的观察上,而保存在化石标本内部的动物身体结构信息,只能通过耗时且具破坏性的钢针修理等方法进行研究。

  正因如此,研究者对早期节肢动物身体许多重要的精细结构(如口板)是否真正存在这一科学问题,只能通过分支分析等方法进行推测。即便推测准确,也无法对这类精细结构的真实形态进行展示。在高精度显微CT的帮助下,研究人员用无损方式,对澄江节肢动物身体的精细结构进行任意角度的高精度复原与观察,使用计算机三维软件对其身体模型进行“虚拟解剖”并对各部分结构进行研究。

  “我们将化石数据与现生节肢动物胚胎发育数据进行了对比,发现迷人林乔利虫作为螯肢类节肢动物(如蜘蛛、蝎子等)在寒武纪的代表,已经进化出明显的、与现生节肢动物口板同源的结构。”刘煜说,“这说明现生节肢动物中普遍存在的这一口前的突起构造,早在5.18亿年前的干群螯肢动物中就已出现。”

  此外,研究人员还对动物头部进行了纵向数码切割,发现该口板结构往体内延伸的狭窄咽部通道,这与在该物种成虫标本上观察到的现象一致。该研究为古生物、进化生物学界深入认识长久以来困扰研究人员的节肢动物头部问题提供了直接化石证据。

  论文中,研究人员还就射齿类动物(如奇虾)身体结构中可能与真节肢动物口板同源的结构展开了讨论。

  “射齿类动物的大爪肢是不是真节肢动物口板的同源结构,是我们下一阶段要解决的科学问题。”刘煜说。

  相关论文信息:http://www.rrw.288msc.net/10.1016/j.cub.2020.05.085

打印 责任编辑:侯茜

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