科学探索|距今5.18亿年地球上最古老的脊椎动物被确认距今5.18亿年|地球上最古老的脊

在生命演化历程中，脊椎动物的演化是最为壮丽的篇章之一。脊椎动物的起源，始终是最吸引人的科学热点之一。南京大学地球科学与工程学院姜宝玉教授课题组和中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的“地球—生命系统早期演化”研究团队密切合作，确认了我国5.18亿年前澄江动物群中的云南虫是脊椎动物最原始类群。该成果于7月8日发表在国际权威学术期刊《科学》。

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云南虫生态复原图。论文共同通讯作者、中国科学院南京地质古生物研究所研究员赵方臣指导，杨定华绘图。
形态更接近文昌鱼的云南虫，身份界定一度存争议
“演化生物学家通常根据现生头索动物文昌鱼的特征，推测脊椎动物的祖先是一类具有脊索、背神经管和鳃裂的后口动物。然而，这一假想的脊椎动物祖先始终没有得到来自化石证据方面的支撑。”论文的共同通讯作者、南京大学教授姜宝玉介绍。
姜宝玉表示，不同于具有典型脊椎动物特征的昆明鱼，云南虫形态更接近头索动物文昌鱼，但它在脊椎动物起源和后口动物系统树上的位置一直存在争议。
此前，中国学者陈均远等人在昆明海口地区又发现了大量云南虫新标本。基于这些标本上更加精细的解剖学结构，他们将云南虫归为原始有头类，认为其演化位置介于头索动物文昌鱼和脊椎动物七鳃鳗之间。这一成果发表后，在学界掀起了有关云南虫分类位置的大讨论。
“由于不同学者对云南虫保存各异的软体组织细节的解释存在较大差异，云南虫自1991年首次报道以来被分别归类于脊椎动物、头索动物、半索动物、后口动物干群、甚至原始的两侧对称动物。”姜宝玉介绍，云南虫分类位置存在的争议严重影响了这类关键化石对脊椎动物起源的界定。

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云南虫标本，化石体长3.9厘米。赵方臣供图。
云南虫咽弓上的特殊特征助力验明正身
针对云南虫分类位置之谜，研究团队运用三维X射线断层扫描显微镜、扫描电镜等多种现代实验设备，从微观结构上重新研究了一类此前分类存疑的动物：云南虫。从形态上看，云南虫有点类似现在的蠕虫，它们身体侧扁，一般只有3至4厘米长。
通过对127块云南虫标本的重新分析，研究人员首次在云南虫的咽弓上发现了极微小尺度上三维保存的叠盘状细胞结构和蛋白微原纤维。这两种精细的显微结构为脊椎动物细胞软骨所独有，证明云南虫是一种原始脊椎动物。
科研团队还通过演化分析方法，进一步卡定了云南虫的精确演化位置。分析结果证实，云南虫处于脊椎动物谱系的最基干位置，介于尾索动物和其他脊椎动物之间。

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云南虫化石咽部结构。（A）咽部整体照片。（B–E）咽弓的微观结构：咽弓的光学照片（B），结构示意图（C），单个咽弓的三维X射线CT渲染（D），咽弓内碳质残留物的扫描电镜照片，展示化石保存的蛋白微原纤维形态结构（E）。论文第一作者田庆羿制图。

科学探索|距今5.18亿年 地球上最古老的脊椎动物被确认

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