云南大学最新Nature文章

来自云南大学，英国剑桥大学的研究人员发表了题为“Specialized appendages in fuxianhuiids and the head organization of early euarthropods”的文章，找到了目前为止已知出现摄食系统协调的最早动物，并解开了之前关于节肢动物四肢进化的争论。相关成果公布在Nature杂志上。

　　

生物通报道：人类大脑可谓是世界上最精细复杂的机器了，比如我们平时最简单的摄食动作，也需要眼，手与神经系统协调完成，在这个过程中需要大量的接受信息与作出应答，那么这个动作过程是何时出现的呢？近期来自云南大学，英国剑桥大学的研究人员解答了这个问题，他们发表了题为“Specialized appendages in fuxianhuiids and the head organization of early euarthropods”的文章，找到了目前为止已知出现这一系统协调的最早动物，并解开了之前关于这一方面的争论。相关成果公布在Nature杂志上。

科学家指出，这可能是最早，最简单的操控四肢用于摄食的例子了，表明了这种适应能力可能令节肢动物成功进化成了今天我们所知的昆虫，蜘蛛和甲壳类动物。

文章的通讯作者是云南大学古生物研究重点实验室张喜光教授，这位知名的古生物学家早年毕业于南京大学，曾在2007年于Nature杂志上发表文章，确认了早寒武世甲壳动物发育了上肢，证实了上肢起源的久远。

在这篇文章中，研究人员发现湖虫类（fuxianhuiids）能利用一种称为“detritus sweep-feeding”的技术，通过四肢将海底沉积物推到口中，筛选有机物食用，比如海藻的分解物，这些都是这种生物的食物。

这些发现来自于化石研究，张喜光教授曾于2004年，在来自云南省昭通地区永善县务基乡肖滩剖面下寒武统的结核状灰岩中，找到了立体保存的甲壳动物化石。通过分析这一化石，他曾探讨了早期生命进化的一些重要课题。

“由于生物学家很大程度上都是根据头部组织来对节肢动物分类，如昆虫和蜘蛛，我们的这项研究为重建进化历史，以及地球上大多数不同动物之间的关联，提供重要的参考点，”参与这项研究的剑桥大学Javier Ortega-Hernández说。

关于寒武纪的发生至今仍然是一个迷，“寒武纪大爆发”的原因可能与氧​​升高有关，氧气含量增多导致海洋中的营养物浓度升高，遗传复杂性达到临界点。

不过在中国南部发现一些早期生物群（小石坝生物群）也许能揭示这方面的一些问题，这一地区位于云南省，与世界著名的澄江生物群一样，这里也有许多肢动物化石记录。

1997年，Nature杂志曾发表了一篇有关昆虫翅膀起源的论文，依据分子生物学DNA的证据，该论文作者认为昆虫的翼可能由古代某一类水生甲壳动物的上肢衍生而来。此后张喜光教授也针对这一方法进行了深入探索，证实了上肢起源的久远；表明不带上肢的晚寒武世的甲壳动物可能在其演化的过程中该性状发生了次生的消失；上肢很可能为早期甲壳动物的基本体制（body plan）特征之一。翼是昆虫的重要体制特征，其出现与现代高度分异的昆虫的成功演化密切相关，昆虫的进化必然包含了由水生到陆生的历程。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Specialized appendages in fuxianhuiids and the head organization of early euarthropods

The organization of the head provides critical data for resolving the phylogenetic relationships and evolutionary history of extinct and extant euarthropods1, 2. The early Cambrian-period fuxianhuiids are regarded as basal representatives of stem-group Euarthropoda3, 4, 5, 6, 7, and their anterior morphology therefore offers key insights for reconstructing the ancestral condition of the euarthropod head1, 2, 3, 8, 9, 10, 11. However, the paired post-antennal structures in Fuxianhuia protensa remain controversial3, 8, 10; they have been interpreted as both ‘great appendages’1, 2 and as gut diverticulae4, 12, 13. Here we describe Chengjiangocaris kunmingensis sp. nov. and Fuxianhuia xiaoshibaensis sp. nov. from a new early Cambrian (Stage 3) fossil Lagerstätte in Yunnan, China. Numerous specimens of both species show a unique ‘taphonomic dissection’ of the anterodorsal head shield, revealing the cephalic organization in detail. We demonstrate the presence of a pair of specialized post-antennal appendages (SPAs) in the fuxianhuiid head, which attach at either side of the posteriorly directed mouth, behind the hypostome. Preserved functional articulations indicate a well-defined but restricted range of limb movement, suggestive of a simple type of sweep feeding. The organization of the SPAs in fuxianhuiids is incompatible with the (deutocerebral) anterior raptorial appendages of megacheirans2, 9, 14, 15, and argue against the presence of protocerebral limbs in the fuxianhuiids1, 2, 9. The positions of the fuxianhuiid antennae and SPAs indicate that they are segmentally homologous to the deutocerebral and tritocerebral appendages of crown-group Euarthropoda respectively2, 11, 16, 17. These findings indicate that antenniform deutocerebral appendages with many podomeres are a plesiomorphic feature of the ancestral euarthropod head.

作者简介：

张喜光教授简介：
1982年毕业于南京大学，1998年获得加拿大萨斯喀彻温大学博士学位，1997年-2001年在该校从事古生物学研究和NOMAD公司石油地质师工作，2002年作为高层次研究人才引进到云南大学云南省古生物研究重点实验室工作。