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化石發現揭示了動物神經系統的早期進化

化石


化石發現揭示了動物神經系統的早期進化


寒武紀早期寬川鋪組Eopriapulites獅身人面像的管狀不完整標本，顯示了它們的腹神經索 。來源：《科學進展》（2025） 。DOI:10.1126/公告日期0896
據倫敦大學瑪麗女王學院：一個國際科學家團隊揭示了進化之謎中一個引人入勝的部分：作為中樞神經系統關鍵組成部分的腹神經索是如何在蛻皮動物中進化的，蛻皮動物是一個包括昆蟲、線蟲和蠕蟲的群體 。
他們的研究結果發表在《科學進展》雜志上一篇題為“scalidophoran腹神經索的保存和早期進化”的論文中，為這些結構在寒武紀基底期的起源提供了有價值的見解 。
研究小組由王鄧博士（西北大學）、讓·范尼爾博士（里昂大學）、切瑪·馬丁·杜蘭博士（倫敦瑪麗女王大學）和瑪麗亞·赫蘭茲博士（胡安·卡洛斯國王大學）組成 ， 分析了寒武紀關鍵礦床中保存完好的化石 。這些化石包括早期進化的Scalidophora的代表，這是Ecdysozoa的一個亞群，為了解古代動物的神經系統結構提供了難得的機會 。
蛻皮蟲包括節肢動物（如昆蟲和螃蟹）、線蟲（蛔蟲）和較小的群體，如kinorhynchs（“泥龍”）和priapulids（“陰莖蠕蟲”） 。他們的中樞神經系統，包括大腦和腹側神經索，長期以來一直吸引著試圖了解這些群體之間進化關系的科學家 。
例如，前足類表現出一條腹側神經索，而loriciferans和kinorhynchs具有成對的神經索，kinorhynch也發育成對的神經節 。祖先的蛻皮激素有單個或成對的腹神經索嗎？
此外，雖然loriciferans和kinorhynchs與節肢動物具有相似的神經系統設計，但它們在系統發育上相距甚遠 。這些相似性是趨同進化的結果 ， 還是反映了共同的進化起源？
Scalidophorans，包括priapulids、loriciferans和kinorhynchs ， 最早出現在寒武紀早期 。它們代表了研究蛻皮動物腹神經索進化軌跡的關鍵譜系 。
通過研究福統關川鋪組（如Eopriapulites和Eokinorhynchus）、澄江生物群（如Xiaoheiqingella和Mafangscles）和Wuliuan Ottoia prolifica的化石 ， 研究人員發現了沿著這些古老生物腹側延伸的細長結構 。
“這些結構與現代眼瞼中的腹側神經索非常相似 ， ”王鄧和范尼爾解釋道 。他們的分析表明，這些化石保留了單個腹神經索的印記，揭示了scalidophorans可能的祖先條件 。
系統發育分析支持這樣的假設，即單個腹神經索是鱗翅目動物的祖先條件 。此外，線蟲類和泛節肢動物（一個包括節肢動物、緩步動物和onychophorans的分支）的進化分組表明，它們的共同祖先也可能有一條神經索 。
Chema-Martin-Durán博士說：“這讓我們提出，所有蛻皮動物的共同祖先都有一條腹側神經索 。” 。在節肢動物、loriciferans 和 kinorhynchs身上觀察到的成對神經索可能是獨立進化的，代表了衍生特征
該研究還強調了成對腹神經索、神經節和身體分段之間的進化之間的聯系 。Loriciferans、kinorhynchs和panarthropods表現出不同程度的身體分割，這表明這些結構變化可能與神經系統的改變共同進化 。
María Herranz博士指出：“成對神經索的出現可能促進了運動的協調，特別是在分節動物中 。在前寒武紀-寒武紀過渡時期，神經和肌肉系統的變化可能與附肢的發育有關，從而實現了更復雜的運動 。”
這一發現豐富了我們對蛻皮動物進化的理解，并強調了化石記錄在解決早期動物發育關鍵問題方面的作用 。
通過將神經系統結構與更廣泛的進化趨勢聯系起來，這項研究更清楚地展示了不同的蛻皮激素譜系是如何產生并適應其環境的 。