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玉溪师范学院陈爱林老师与合作者在Science Advances发文揭露寒武纪节肢动物的多子多福演化权衡

 

信息来源:科学技术处  作者:张帆  时间:2020-4-30 17:13  阅读次数:2081  发布:新闻中心

    我校与中国地质大学(北京)、西北大学、云南大学、法国里昂第一大学等中外联合科研团队在4月29日出版的最新一期美国《科学·进展》(Science Advances)上发表论文“Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods”,论文基于对我国澄江生物群及加拿大布尔吉斯页岩生物群的一千多枚寒武纪瓦普塔虾类节肢动物化石标本的研究,论证了已知最早的演化权衡现象,并提出权衡这种可塑性演化规律对于节肢动物走向巨大成功,扮演了重要的角色。

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(网站论文截图)

   “权衡”在现代生物的生命史策略演化中扮演着关键的角色。每一个生物所获取的资源(能量、时间、空间等)是有限的,它需要“权衡”有限资源的优化配置,合理利用到身体的各种不同结构,以达到个体生存、繁殖乃至精神层面的最佳状态。生物学家将近缘物种之间出现的表型此消彼长的可塑性演化现象称为“演化权衡”。权衡是现代生物学家研究的重要课题,但在化石记录中一直难觅踪影。该项研究将演化权衡追溯到了距今五亿两千多万年前的寒武纪时期。

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(寒武纪两种瓦普塔虾在孵育繁殖策略上表现出演化权衡)

    瓦普塔虾科(Waptiidae)为节肢动物一个已绝灭的原始类群,与现代海洋甲壳动物亲缘关系很近。它们的化石在中国华南寒武纪早期的澄江生物群以及加拿大寒武纪中期的布尔吉斯页岩生物群都有记录。几年前,国外研究者报道了布尔吉斯页岩中“菲尔德瓦普塔虾”(Waptia fieldensis)携卵现象,论证了瓦普塔虾有类似现代甲壳动物的孵育行为。论文基于澄江生物群中隶属瓦普塔虾科的“卵形川滇虫”(Chuandianella ovata)共计1020枚化石标本的观察,发现其中4枚保存了精美的受精卵,部分卵还保存有胚胎的证据。这些卵被母体携带在左右双瓣壳内表面,在它们孵化过程中提供物理性保护并保障营养物质及氧气供应,使后代获得最大的成活率。

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“卵形川滇虫”(Chuandianella ovata)化石

    研究发现,卵形川滇虫携带的卵数量普遍多,最多者总数可达100颗以上,但直径普遍小(均为0.5毫米左右);形成鲜明对比的是,菲尔德瓦普塔虾携带的卵普遍都少,最多者仅为25颗卵,但直径都很大(普遍大于2毫米)。这些孵育性状的鲜明对比,揭露了这两种近缘节肢动物的繁殖策略发生了明显改变,反映了它们在自然选择作用下对寒武纪不同生态环境的适应性演化。它们在后代的数量-质量之间进行了“权衡”——“多子多福”兴于寒武纪早期,而“优生优育”则在寒武纪中期受到青睐。本项研究展现了演化权衡在寒武纪干群甲壳类动物中的清晰记录;早期节肢动物得以辐射演化、大量繁盛,权衡机制可能曾经扮演了非常重要的角色。

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(计算机断层扫描技术(MICRO-CT)对“卵形川滇虫”(Chuandianella ovata)卵的重建图)

    陈爱林认为澄江化石是研究寒武纪物种多样性和生态多样性现象起源最珍贵的化石宝库,未来仍然具有重要研究潜力。该项研究我校陈爱林博士与中国地质大学欧强教授为共同通讯作者。这项研究得到中国国家自然科学基金委员会、中国教育部及外专局“111计划”、德国洪堡基金会等机构的联合资助。

 

     Science Advances 杂志为全球著名学术期刊《Science》子刊,2019年中科院期刊分区为1区,影响因子12.804。

     论文引用:Q. Ou, J. Vannier, X. Yang, A. Chen, H. Mai, D. Shu, J. Han, D. Fu, R. Wang, G. Mayer, Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods. Sci. Adv. 6, eaaz3376 (2020)


    全文获取地址https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaaz3376

 
 
 
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