近日，西北大学地质学系、大陆演化与早期生命全国重点实验室王邓博士和法国里昂第一大学Jean Vannier博士合作，通过分析寒武纪早期和现生有吻突动物的腹神经索，揭示早期蜕皮动物腹神经索的演化。
论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adr0896.
蜕皮动物包括节肢动物（如昆虫和螃蟹）、线虫（蛔虫）和较小的门类，如动吻动物（“泥龙”）和鳃曳动物。蜕皮动物的中枢神经系统（包括大脑和腹神经索）对于理解其内部各分支间的演化关系至关重要。然而，现生蜕皮动物各分支间腹神经索的差异非常大（图1）。比如，有吻突动物（Scalidophora）分支中鳃曳动物发育单条腹神经索，但兜甲动物和动吻动物却发育成对的腹神经索，而且动吻动物还发育成对的神经结。这便产生了第一个问题：有吻突动物祖先是发育单条还是成对的腹神经索？另外，兜甲动物、动吻动物与泛节肢动物都拥有成对的腹神经索，但它们在系统发育上却相距甚远。由此产生第二个问题：蜕皮动物成对的腹神经索是同源结构还是独立起源的结果？最后，基于分子数据得出的系统发育树支持线形虫动物和泛节肢动物组成新的分支，但是它们的腹神经索的组成差异巨大。那么，早期蜕皮动物的腹神经索是如何在各分支中演化的？
图1. 现生蜕皮动物谱系以及简化的中枢神经系统
有吻突动物在寒武纪初期就已经出现，是蜕皮动物中较早产生的类型。因此，研究早期有吻突动物的腹神经索，可能会揭示早期蜕皮动物腹神经索在各分支间的演化路径。
近期研究团队综合研究了寒武纪幸运期期宽川铺组（Eopriapulites和Eokinorhynchus）、寒武纪第三期澄江生物群（Xiaoheiqingella和Mafangscolex）和寒武纪乌溜期（Ottoia prolifica）等地的有吻突动物化石。这些化石躯干一侧均保存有一条纵贯躯体的细长突起结构。通过与现生鳃曳动物对比，结合埋藏学分析，研究人员发现化石中的纵向结构是腹神经索或者其印痕（图2）。
图2. 有吻突动物化石和现生属种展示的腹神经索。A, C, Eopriapulites. B, Eokinorhynchus. D, Ottoia prolifica.
E, 为D白框部分的放大。F, Priapulopsis australis突起的腹神经索。黑色箭头指示腹神经索
系统发育分析显示有吻突动物形成一个分支（也就是其下三个门具有共同祖先），线形虫动物和泛节肢动物组成一个分支（图3）。这些结果表明，这两个分支的祖先都发育单条腹神经索，进而说明蜕皮动物共同祖先也发育单条腹神经索。Jose Martin-Durán博士和María Herranz博士解释：“在此演化背景之下，泛节肢动物、兜甲动物和动吻动物成对的腹神经索可能是各自独立演化而来的”。王邓博士和Jean Vannier博士认为“独立演化出成对腹神经索和肌肉系统极有可能是响应前寒武纪-寒武纪过渡期蜕皮动物出现身体分节，目的是为了更好地协调和控制身体移动”。
图3. 蜕皮动物内部各分支间腹神经索的演化
这一突破性发现丰富了对蜕皮动物神经系统早期演化的理解，并强调了化石记录在解决早期动物发育关键问题方面的作用。该研究将神经系统结构与更广泛的演化趋势联系起来，提供了早期蜕皮动物各个分支更清晰的演化路径，展示了各分支是如何出现并适应环境的。
研究成果以“Preservation and early evolution of scalidophoran ventral nerve cord”为题发表在国际综合性期刊《Science Advances》上。西北大学毕业研究生鱼驰洋，英国伦敦玛丽女王大学Jose Martin-Durán博士以及西班牙胡安卡洛斯国王大学 María Herranz博士也在研究过程中做出重要贡献。该研究得到韩健研究员的指导和大力支持，受到了国家自然科学基金（42202009）、中国博士后科学基金（2022 M722568）以及云南省古生物研究重点实验室开放课题的资助。
原标题：《成果速递丨西北大学发现化石证据揭示早期蜕皮动物腹神经索的演化》
编辑：诸鹏飞
审核：盛捷