精细三维扫描揭示刺状纳罗虫 节肢动物颚基结构起源之谜

刺状纳罗虫是世界自然遗产“澄江生物群”中最早被报道的两个物种之一，也是澄江生物群的标志性化石。近日，云南大学侯先光教授团队与国外研究机构合作，对刺状纳罗虫化石作了精细的三维形态学观察，为节肢动物颚基结构起源研究取得了新的重要认识。近日出版的英国皇家学会学术刊物《皇家学会会报·B辑：生物科学》发表了这一成果，对探寻寒武纪节肢动物三叶虫形刺状纳罗虫附肢精细构造及其发育学、生态学具有重要意义。

据介绍，刺状纳罗虫是一种外观很漂亮的节肢动物，生活在5.2亿年前的寒武纪海洋中，身体通常为黄豆粒到蚕豆大小不等。它的头甲和尾甲下具有结构复杂的附肢，担负着运动、摄食的功能。受技术手段所限，很难研究这些埋在化石标本内部的附肢的精细形态，因此人们对刺状纳罗虫所属纲目、生活习性的认识十分有限。

如今，云南大学云南省古生物研究重点实验室侯先光研究团队与英国伦敦自然历史博物馆、伦敦皇家霍洛威大学的科研人员合作，在高精度的X射线显微CT的帮助下，得以无损地、高精度地对它的身体结构进行任意角度的观察，并使用软件对它的身体模型进行“虚拟解剖”。分离出身体的各个部分结构的观察显示，澄江生物群中的刺状纳罗虫化石保存了微米尺度的、精美的软躯体细节，它修长的触角、三角形的口板、内外肢的刚毛、内肢末端爪和附肢内侧的修饰物等，无不栩栩如生。

研究人员观察到，幼虫身体后部的附肢，其原肢较小、内侧较为光滑;身体前部附肢的原肢则特化为“颚基”结构，其内侧具有两列整齐排列的小突起，用于研磨较小、较软的食物颗粒，如藻类、有机碎屑等。成虫的颚基则有多排发达的刺，尤其是在靠近口部的附肢上，这些刺状结构十分发达、十分尖利。它们大小不一、错落有致地排列着，可以有效地撕碎食物，比如带壳的生物、其它动物的肢体等。

根据附肢形态的分化，研究人员推测，和很多现代节肢动物一样，刺状纳罗虫的成虫和幼虫之间也存在显著的食性差异。它们在寒武纪早期海洋生态系统的食物链中、在生态系统中占据了不同的位置。这种生态位分异现象，既避免了不同发育阶段的同类个体竞争有限的食物资源，又使得这一物种能够利用更多的资源，从而增加了生存机会。成虫和幼虫附肢形态的差异及其生态位分异表明，在5亿多年前的海洋中，生态系统已经是高度复杂、高度进化的。