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早寒武纪微化石保存了气旋神经动物的内向肌肉组织

中国科学院南京地质古生物研究所(NIGPAS)张华桥教授领导的国际研究团队报告发现了非凡的早寒武世(距今约5.35亿年前)微化石,保存了内向的化石旋神经动物的肌肉组织,这是一组动物,包括蛔虫、马毛虫、泥龙和许多其他生物。

这一发现为人们对早期寒武纪气旋动物提供了更深入的了解,这些气旋动物与地球上最成功的动物节肢动物密切相关。

该研究于 10 月 11 日发表在《英国皇家学会学报 B:生物科学》上。

蜕皮动物门代表最多样化的双侧对称动物。它包含鳞甲纲(动喙纲、吸血甲纲、节肢纲)、线虫纲(线虫纲、线形纲)和全节足纲(缓步纲、甲纲、节肢动物门)。鳞藻纲和线虫纲构成旋神经纲,其单系性存在争议。

明确的蜕皮动物尸体化石首次出现于福尔图尼纪早期(约535 Ma),以蜕皮动物总类群Saccorhytus和几个冠群气旋动物物种为代表。然而,福图尼蜕皮动物的保存仅限于表皮体被,没有保存不稳定的内部组织(例如肌肉或神经组织),这阻碍了对其功能形态和进化意义的进一步了解。

在这项研究中,研究人员描述了来自中国早期福图世宽川铺组(约 535 Ma)的三个磷化和毫米大小的标本。其中,一个标本(NIGP179459)保存较好,由五个依次变大的环组成,这些环由19个径向结构和36个纵向结构相互连接。这些环被压缩到一定程度,这意味着它们在活着时是柔韧的。

第一个环与其余四个较大的环隔开一个间隙,并且几乎共面地位于第二个环的中心或稍微位于第二个环的顶端。径向结构将第一环与第三环连接,而纵向结构从第三环延伸至第五环之外。一些纵向结构在朝向顶端的纹理外观上变得更加纤维化。在重建中,第二至第五环同轴堆叠并构成顶部截锥体,内部纵向结构呈六放射状排列。

根据它们的排列模式、纤维质地和推断的柔韧性,环以及径向和纵向结构被解释为化石肌肉。保存下来的肌肉组织由四组肌肉组成,即内环肌、四组外环肌、19 块径向肌和 36 块纵向肌。这种复杂的拓扑结构不同于刺胞动物或栉水母等基础动物的体壁肌肉组织,而它可能代表两侧对称动物的肌肉组织。

纵向肌肉的排列所赋予的六径向对称性可以与鳞类动物进行比较,后者的内向性在外部(即,鳞类的纵向行呈放射状排列)和内部(即,纵向肌肉呈放射状排列)上均表现出径向对称性。凭借与鳞类的亲和力,研究人员将标本 NIGP179459 解释为前内向肌肉组织。作者将第二至第五环解释为体壁环肌,将36个纵向结构解释为体壁纵肌。体壁的圆形和纵向肌肉构成肌肉网格。由于类似的体壁肌肉网格存在于 priapulans 中,但在 horriciferans 和 kinorhynchs 中不存在,因此标本 NIGP179459 被认为属于 priapulans。

NIGP179459 的总基团鳞类亲和力进一步得到第一环和放射状结构的支持。研究人员将第一个环解释为内向圆形肌,将 19 个放射状结构解释为内向圆形肌牵开器。内向圆形肌存在于鞭毛类、动喙类和 priapulans 的孵化幼虫中,而内向圆形肌收缩器则存在于动喙类和 priapulans 的孵化幼虫中。此外,标本 NIGP179459 缺乏口锥和与鳞相关的肌肉,但这些肌肉在衔嘴动物和动喙动物中很常见。因此,全部证据支持总群鳞类亲和力,可能与前体类有关。

以标本NIGP179459为代表的鳞类动物尺寸为毫米,内向,鳞体呈六放射状排列,与内部六放射状排列的体壁纵向肌束相对应。这种肌肉组织可能控制了内向者的倒立,从而促进了运动和进食。缺乏长的内向收缩器表明这些动物收缩其内向的能力可能非常有限,这与现代鳞类动物不同,现代鳞类动物具有长的内向收缩器,因此可以完全收缩其内向。

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