▲视频中部分内容由AI生成
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一，如蚯蚓、沙蚕、蚂蝗等。然而，由于其身体柔软、死亡后极易腐烂的特性，完整的环节动物实体化石十分罕见，早期演化历史也因此存在诸多空白。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所领衔的国际研究团队，在寒武纪幸运期宽川铺生物群中，发现了磷酸盐化立体保存的多毛类环节动物化石，将显生宙时期最早的环节动物实体化石记录提前至5.35亿年前，填补了环节动物早期演化的关键空白。
01
陷入停滞的研究
环节动物的身体表皮以蛋白质为主要成分，死亡后极易被微生物分解、腐烂。因此，绝大多数环节动物化石仅能保存虫颚、栖管等硬体结构，软体结构的化石记录只能依赖特异埋藏的化石库。
科学界推测环节动物可能在埃迪卡拉纪就已出现，但相关类群的亲缘关系仍存较大争议。
此前公认最早的环节动物实体化石，均来自寒武纪早寒武世及更晚时期的布尔吉斯页岩型化石库，且以压扁的宏体化石形式保存，这暗示环节动物或许在更早的寒武纪纽芬兰世就已诞生。
但纽芬兰世既无布尔吉斯页岩型化石库，也没有可靠的环节动物实体化石报道。因此，古生物学家便将目光转向该时期的奥斯坦型化石库——这类化石库以磷酸盐化立体保存为特征。
遗憾的是，在奥斯坦型化石库中，科学家始终未发现任何环节动物实体化石。环节动物的早期演化线索，就此陷入停滞。
02
5.35亿年前的新发现
宽川铺生物群的出现，给研究带来了希望。
科研人员此次研究的化石标本，全部来自陕南西乡县张家沟剖面宽川铺组下段。这里属于寒武系第一个小壳化石带，年龄约5.35亿年，正是寒武纪幸运期早期，也是此前环节动物化石记录的空白阶段。
▲宽川铺生物群的环节动物。中国科学院南京地质古生物研究所供图
研究团队共发现了7枚珍贵标本，这些化石仅有数毫米大小，以磷酸盐内核的形式复刻了动物的体腔及附肢内腔，类似于奥斯坦型保存方式，但是缺少刚毛等表皮相关结构。
同时，这些标本均为动物的部分躯干，缺失头部和尾部，但核心特征十分清晰：躯干具有分节，每个分节都有一对侧面或侧腹面的附肢，附肢末端呈二分叉的叶状突起，且同一附肢的两个叶状突起，大小和形态存在不同程度的差异。
根据附肢长度与对应体节宽度的比例差异，研究团队建立了两个环节动物新属种：短腿宽川铺虫（附肢长度小于对应的体节宽度）和长腿张家沟虫（附肢长度大于对应的体节宽度）。
03
多方考证定身份
为明确这些化石的生物分类地位，研究团队开展了全面的对比分析，逐一排除了藻类、动物肠道、叶足动物、缓步动物、有爪动物及节肢动物的可能性，最终确认这些标本为多毛类环节动物，属于环节动物全群。
研究发现，化石的附肢与环节动物（如沙蚕和浮蚕）的双叶型疣足高度相似，其中长腿张家沟虫的附肢与现生浮蚕类的疣足内腔更是高度契合；附肢末端的二分叉结构，恰好对应疣足的背叶和腹叶。这一特征表明，躯干分节和双叶型疣足可能在冠群类环节动物的最晚共同祖先出现前，就已经演化形成。
▲长腿张家沟虫与现生环节动物浮蚕的对比。中国科学院南京地质古生物研究所供图
研究认为，这两种早期环节动物的运动速度并不快，受体型过小和古海洋环境水体低雷诺系数的影响，其底栖和浮游的运动能力，均弱于现生的沙蚕和浮蚕。
该研究首次在寒武纪奥斯坦型化石库中发现了环节动物实体化石，不仅填补了该类化石库的环节动物记录空白，更将显生宙最早的环节动物实体化石记录向前推进至5.35亿年前。
上述发现从多个维度刷新了学界对早期环节动物演化的认知，解开了多个长期存在的演化谜题，为理解寒武纪生命大爆发的物种多样性提供了全新视角。
论文链接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2538071123
来源：中国科学院南京地质古生物研究所
责任编辑：闫文艺
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