【科研成果】云大科研团队用显微CT助力三叶虫早期演化研究

2022年2月7日，云南大学古生物研究院、云南省古生物研究重点实验室侯先光、刘煜团队与美国哈佛大学、德国慕尼黑大学研究人员组成的国际研究小组，应邀在Top期刊Philosophical Transactions of theRoyal Society B: Biological Sciences（影响因子：6.237）的一本名为《中国古生物学在进化研究上的重要影响》(The impact ofChinese palaeontologyon evolutionary research）的专辑中发表了题为“Before trilobite legs:Pygmaclypeatus daziensis reconsidered and the ancestral appendicularorganization of Cambrian artiopods”的学术文章，深入研究并探讨了在全球地层中广泛分布的三叶虫的祖先类群可能具有的形态特征。

曾在地球海洋中称霸了3亿年左右的三叶虫（Trilobites）共报道有约两万个物种（插图1）。如此高的分异度以及如此长时间的跨度使得三叶虫在古生物类群中的知名度仅次于高大威猛的恐龙动物，因此对于三叶虫的研究也一直都是古生物学研究中的热点。然而，三叶虫究竟是如何出现的？它们适应生态环境的秘诀究竟如何？这些问题长期以来都困扰着国内外的古生物学家们。尽管三叶虫物种数量如此之多，但保存有关键结构（如：软体附肢等）的化石标本屈指可数。化石的保存方式和保存质量极大地限制了古生物学界对这类动物早期演化及生态适应的认识。因此，研究人员就把眼光投向了与三叶虫亲缘关系接近、形态类似的其它三叶型虫类动物（Trilobitomorpha）。

插图1：产自世界各地的各类三叶虫

本次研究的对象是距今约5.18亿年前的澄江生物群中产出的稀有节肢动物物种——达子小盾形虫（Pygmaclypeatus daziensis）。这一物种的其化石标本目前仅发现了15枚左右。达子小盾形虫体长仅为2厘米，由于具有扁宽体型（插图2）自2004年首次报道起，达子小盾形虫就被归入“三叶型虫类”。

插图2：达子小盾形虫复原图

本项研究的特色在于，中-美-德研究小组成员使用了先进的显微CT扫描及计算机三维复原技术，将精心挑选出的矿化程度较高的化石标本（YKLP 11427、YKLP 11428）进行高清扫描及精细复原，所获得的结果令人震惊（插图3）！达子小盾形虫的附肢结构比原先所知的要复杂得多（插图4）：1. 头部附肢除触角外，其余四对均具有特化现象，前三对的外肢呈细长杆状，基节内侧光滑，第四对的外肢呈手掌状且具有带刚毛的片状结构（lamellae），基节内侧具刺；2. 躯干附肢及尾部附肢的外肢也呈手掌状且具有带刚毛的片状结构（lamellae），基节内侧同样具刺，但内肢更为粗壮且末端爪有细刺。

插图3：达子小盾形虫基于CT扫描数据的计算机三维建模

插图4：达子小盾形虫附肢特化情况

基于上述新数据的分支分析研究结果表明，上述附肢形态应该是包括三叶虫在内的所有三叶型虫的祖先型特征，为三叶虫的早期演化及生态适应研究提供了新的证据。

本项目受国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目——中德合作项目资助（NSFC41861134032，DFG Me-2683/10-1），同时也是教育部“云南重大生物演化事件及古环境”国际合作联合实验室建成后的又一代表性成果。云南大学为第一完成单位，中德联合培养的博士研究生Michel Schmidt为第一作者，云南大学刘煜研究员、德国慕尼黑大学Roland Melzer教授、美国哈佛大学Javier Ortega-Hernández副教授为共同通讯作者。

责任编辑 | 王颖

审核 | 李哲

云南大学

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