高分辨率顯微CT掃描 揭示寒武紀(jì)動物斷殼演化之謎

斷殼桶螺斷殼期殼體外部結(jié)構(gòu)

（中科院南京地質(zhì)古生物研究所供圖）

新解

科技日報(bào)訊 （記者趙漢斌）中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究人員日前在云南玉案山組碳酸巖夾層中，發(fā)現(xiàn)了一類距今5.18億年前的新型軟舌螺動物——斷殼桶螺。他們采用高分辨率顯微CT技術(shù)，結(jié)合掃描電鏡觀察，首次復(fù)原了其完整的斷殼過程，為揭示動物斷殼行為的起源與演化之謎提供了重要線索。研究成果在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《古生物學(xué)》上。

動物外殼的出現(xiàn)，是動物演化歷史中非常重要的革新事件，它對于塑造身體構(gòu)型、保護(hù)脆弱的軟體以及實(shí)現(xiàn)生態(tài)擴(kuò)張具有重要意義。但不斷生長的殼體也會阻礙動物的運(yùn)動和消耗更多能量，為了克服這些缺點(diǎn)，一些帶殼動物演化出一種特殊的生存策略——斷殼，即通過分泌隔板及溶殼物質(zhì)斷掉殼頂部分，但它何時起源又如何演化一直是個謎。

南京地質(zhì)古生物研究所副研究員殷宗軍介紹，他們發(fā)現(xiàn)的這種斷殼桶螺殼體彎曲，橫切面圓形或亞圓形，殼頂為頸狀結(jié)構(gòu)。依據(jù)殼體表面結(jié)構(gòu)，可識別出斷殼期及斷殼間期。他們在電鏡觀察的基礎(chǔ)上，采用高分辨率X射線三維無損成像技術(shù)，對斷殼期不同發(fā)育階段標(biāo)本進(jìn)行了三維重構(gòu)，復(fù)原了桶螺殼體內(nèi)部雙層隔板形成、殼體外側(cè)圓環(huán)形成和殼頂斷落的完整過程。

他們推算，斷殼桶螺一生中至少斷兩次殼。對生存競爭激烈的寒武紀(jì)且處于食物鏈底端的桶螺而言，定期斷殼可有效減少能量耗損、提高運(yùn)動能力，從而躲避捕食者，間接揭示寒武紀(jì)大爆發(fā)不僅是動物身體構(gòu)型的大爆發(fā)，也是動物生存策略的大輻射。

殷宗軍說，桶螺的斷殼現(xiàn)象是目前關(guān)于動物斷殼行為的最早化石記錄，其復(fù)雜的斷殼結(jié)構(gòu)和過程，與地質(zhì)歷史上以及現(xiàn)代的腹足動物斷殼過程均不相同，可能反映了其背后基因調(diào)控機(jī)制的差異，表明斷殼策略在不同類群中獨(dú)立起源了多次。