基本信息
- 項目名稱：
- 生命大爆發(fā)時期節(jié)肢動物進化的關鍵環(huán)節(jié)
- 小類：
- 數理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- “寒武紀生命大爆發(fā)”指發(fā)生于5億3千萬年前的一次重要的地史事件，該事件代表了多門類后生生物的"爆發(fā)式"出現及其快速演化和高度分異時期，其在生物演化上具有重要的意義，故一直受到古生物學，進化生物學等領域研究者的重視。作者在對新發(fā)現的保存精美軟軀體結構的廣衛(wèi)蝦進行了詳細的研究對比后認為：廣衛(wèi)蝦兼具有真節(jié)肢動物和原節(jié)肢動物的特征，應是一種較為進化的原節(jié)肢動物，在進化位置上介于原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物之間，并代表了二者之間進化的關鍵環(huán)節(jié)。根據本文的成果，作者對現行主要的早期節(jié)肢動物演化模型進行了一定的完善，在原來的模型上增加了以廣衛(wèi)蝦及其相似物種為特征的環(huán)節(jié),代表介于原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物的過渡類群，并使該模型與化石證據更加吻合。另外本文指出節(jié)肢動物長鞭狀觸角的起源時間應該比原先想象的要更早，同時認為對早期節(jié)肢動武的研究中，在對觸角的功能作用了解不甚明了的前提下，觸角形態(tài)暫不宜作為劃分原/真節(jié)肢動物的依據。本文的所得出的成果重要，通過本文的研究不但對廣衛(wèi)蝦及其相似物種有了更深入的認識，亦為早期后生生物甚至寒武紀生命大爆發(fā)的研究提供了新的資料。更重要的是對早期節(jié)肢動物的演化模式有了更清晰、直觀和深入的了解。相信本文的成果將對古生物學，進化生物學乃至其他相關的學科產生一定的推動作用。
- 詳細介紹：
- “寒武紀生命大爆發(fā)” 指發(fā)生于5億3千萬年前的一次重要的地史事件，其代表了多門類后生生物的"爆發(fā)式"出現及其快速演化和高度分異時期，該事件在生物演化歷史上具有重要的意義，故一直受到古生物學，進化生物學等領域研究者的重視。雖然在目前的技術條件下，物種在進化過程中的分歧時間已經可以通過分子生物學的方法推算出來，但化石則忠實的紀錄了生物在進化過程中不同階段的面貌和特征，故古生物學在生物進化的研究中仍然具有舉足輕重的地位。本項目的研究主要基于發(fā)現于云南早寒武世關山動物群的廣衛(wèi)蝦及稱將動物群的類似生物，經過對保存精美軟軀體結構的化石進行的詳細分析和對比后，作者認為廣衛(wèi)蝦的頭區(qū)結構具有典型的原節(jié)肢動物特征，但前端觸角已進化為長鞭狀；且其附肢形態(tài)較原節(jié)肢動物有很大進步：即附肢形成若干肢節(jié)，并由關節(jié)連接，這指示節(jié)肢動物進化事件中的附肢化事件已經發(fā)生，與原節(jié)肢動物有本質區(qū)別。根據原/真節(jié)肢動物的劃分依據，廣衛(wèi)蝦同時兼有原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物的特征，這說明該動物代表了原節(jié)肢動物向真節(jié)肢動物進化的特殊類群，在早期節(jié)肢動物的進化上處于關鍵的轉折點的地位。根據本文的成果，作者進一步肯定了現行的早期節(jié)肢動物演化模型理論的正確性，并根據化石證據對該模型進行了一定的完善，即在原來的模型基礎上增加了以廣衛(wèi)蝦及其相似物種為特征的環(huán)節(jié),代表介于原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物的過渡類群，從而使得該模型與化石證據更加吻合；在節(jié)肢動物的進化中，該類群的出現代表了頭區(qū)的分化及附肢功能的加強乃至分異，這為現生生物的最大門類—節(jié)肢動物后來的大發(fā)展奠定了堅實的基礎；故以廣衛(wèi)蝦等為代表的這類生物在節(jié)肢動物的演化中具有非常重要的意義。另外本文指出節(jié)肢動物長鞭狀觸角的出現是節(jié)肢動物頭區(qū)附肢功能分異的結果，而其起源時間應該比原先想象的要更早，即頭區(qū)附肢的功能分異在原節(jié)肢動物階段即已出現，同時認為對于早期節(jié)肢動物的研究來說，在對觸角的功能作用了解不甚明了的前提下，觸角形態(tài)不宜作為劃分原/真節(jié)肢動物的依據。本文的所得出的成果重要，通過本文的研究不但對廣衛(wèi)蝦及其相似物種的軟軀體形態(tài)及其系統(tǒng)發(fā)生關系有了更直觀和深入的認識，亦從描述古生物學乃至進化生物學的角度為早期后生生物甚至寒武紀生命大爆發(fā)的研究提供了新的資料。更重要的是通過本文的分析對早期節(jié)肢動物的演化模式有了更清晰、直觀和深入的了解，在肯定了先前模型其理論基礎正確的前提下，明確了一些曾經較為模糊的觀點，并對原先的模型進行了一定的完善。相信本文的成果將對古生物學，進化生物學乃至其他相關的學科產生一定的推動作用。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- Guangweicaris發(fā)現于云南早寒武世關山動物群，屬于“生命大爆發(fā)”時期產物，這些化石保存精美，特征原始,是研究生物早期演化的重要依據。對于該動物的深入觀察發(fā)現其兼具原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物的特征，說明其在進化位置上介于二者之間，故在早期節(jié)肢動物演化上有重要意義，甚至可能會對修正現行理論。由于節(jié)肢動物是現生動物中最龐大的門類，故該研究將會對古生物學、進化生物學乃至相關學科產生重要的影響和推動。
科學性、先進性及獨特之處
- 寒武紀生命大爆發(fā)的研究是熱門課題，我國在這一領域處于先進地位。本文首次對Guangweicaris的軟軀體構造作了詳細描述并對早期節(jié)肢動物的演化模型提出新觀點，認為其兼有原/真節(jié)肢動物的特點（先進性）。文中綜合了其他學者的最新成果，以結構對比、同源器官等方法（獨到之處），詳細探討了該動物的進化意義和地位，并進一步根據本文的成果完善了節(jié)肢動物的演化模型，亦根據化石證據修正了前人的某些觀點（科學性）。
應用價值和現實意義
- 本研究加深了對Guangweicaris等生命大爆發(fā)時期特殊節(jié)肢動物的認識，有助于更好的理解早寒武世生命大爆發(fā)及其生物特征。更重要的是該研究對節(jié)肢動物進化的研究有重大意義。本文完善了早期節(jié)肢動物進化模型，證明該模型的正確性，并使其更好的解釋化石證據。文中提出觸角形態(tài)不益作劃分原/真節(jié)肢動物的依據，為以后的研究提供了參考。該項目不單對古生物學和進化生物學意義重大，甚至有可能對相關學科產生推動作用。
學術論文摘要
- 依據最新發(fā)現的保存軟軀體結構的化石材料，本文詳細討論了云南早寒武世關山動物群中發(fā)現的節(jié)肢動物Guangweicaris 的附肢形態(tài)、分類位置以及其在節(jié)肢動物演化方面的意義。該動物在軀體分節(jié)上具有典型的原節(jié)肢動物特征，但其附肢和觸角的形態(tài)則表現出真節(jié)肢動物的色彩，說明該動物是一類介于原節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物之間的物種，在早期節(jié)肢動物演化研究上具有重要意義。本文亦根據這些新的材料和證據，對現行的早期節(jié)肢動物進化模式進行了完善：在原有基礎上新增加了以Guangweicaris和Canadaspis為代表的環(huán)節(jié)，作為原節(jié)肢動物向真節(jié)肢動物進化過渡的關鍵轉折點。另外本文指出節(jié)肢動物長鞭狀觸角的分化時間比先前想象的要早，且觸角形態(tài)反映功能演化，不宜作為真/原節(jié)肢動物的劃分標志。由于節(jié)肢動物是現生動物中最大的門類，故該研究不但對深入了解生命大爆發(fā)時期的特殊節(jié)肢動物提供了更多的資訊，亦將會對節(jié)肢動物的起源發(fā)生及發(fā)展的課題提供重要的資料和依據，甚至會對相關學科的研究起到推動作用。
獲獎情況
- 2009年，投稿《地質學報：英文版》（SCI收錄），收到審稿意見函 2009年，將參加于加拿大召開的“寒武紀大爆發(fā)”國際學術研討會。國際會議摘要已收修改稿 2009年，Palaeontographica Canadian約稿 2009年，相關課題投稿《古生物學報》（核心期刊）,已收審稿意見. 2008年,相關課題成果出版，云南科技出版社，p.61-64 2008年，相關課題合作成果發(fā)表在《地質學報，英文版》（SCI收錄） 2007年，相關課題合作成果發(fā)表在《地質學報，英文版》（SCI收錄）（SCI收錄）
鑒定結果
- 湖北省挑戰(zhàn)杯1等獎
參考文獻
- 1.羅惠麟，李勇，胡世學，傅曉平，侯蜀光，劉興堯，陳良忠，李鋒軍，龐紀院，劉琦.云南東部早寒武世馬龍動物群和關山動物群.云南科技出版社，1－134，2008. 2.Luo Huilin, Fu Xiaoping, Hu Shixue, Li Yong, Hoou Shuguang, You Ting, PengJiyuan and Liu Qi, 2007. A New Arthropod, Guangweicaris Luo, Fu et Hu gen. nov. from the Early Cambrian Guanshan Fauna, Kunming, China Acta Geologica Sinica 81(1), 1-7. 3.Waloszek, D., Chen, Junyuan, Maas, A.,Wang, Xiuqiang, 2005. Early Cambrian arthropods—new insights into Arthropod head andstructural evolution. Arthropod Structure and Development 34 (2),189–205.
同類課題研究水平概述
- 早寒武世多門類后生生物群的化石記錄了地球進入顯生宙以后的最初面貌，在地質歷史和生物歷史上具有重要的意義；保存早寒武世多門類后生生物的化石群主要有云南早寒武世澄江動物群，貴州中寒武世凱里動物群，加拿大布爾吉斯頁巖動物群，美國猶他州中寒武世后生動物群，格陵蘭斯潘塞動物群等等；隨著研究的深入，越來越多的類似動物群在不斷的被發(fā)現。我國的幾個該類型化石群化石門類豐富，保存精美，甚至保存了動物的神經系統(tǒng)，這些化石為早期生命的形態(tài)及演化研究提供了非常重要的資料。云南早寒武世關山動物群是近年來新發(fā)現的一個以節(jié)肢動物為主，伴生有多門類后生生物的化石群；目前為止，關山動物群已經發(fā)現有三葉蟲，其他非三葉蟲節(jié)肢動物，雙瓣殼節(jié)肢動物，真軟甲類等眾多種類的節(jié)肢動物，該動物群中的相似生物甚至在華中地區(qū)的荊門市的相似年代的地層亦有發(fā)現；該動物群屬于“寒武紀生命大爆發(fā)”的中期，對早期生命的發(fā)生與演化等研究具有重要的意義。幾個化石寶庫都發(fā)現在中國，引起了我國相關學者的高度重視，對此投入了巨大的人力和物力，故我國在該領域的研究一直處于領先地位。近年來對澄江動物群和關山動物群的研究取得了豐富成果，通過對這些化石的研究所總結建立的生物演化模型被廣泛認可和引用。節(jié)肢動物作為現生動物中最大的一個門類，是如何發(fā)生和發(fā)展的一直受到研究者的關注。根據早寒武世生物群的化石及分子生物學的證據，先后有Budd從頭區(qū)，Willman等從軀干外形，Hou & Bergstrom從系統(tǒng)特征等，Waloszek等從軟體和軀干綜合特征，王修強等從基因理論的層面等不同方向對早期節(jié)肢動物的進化模型進行了總結，這些研究充分的運用了現代計算機技術的運算及分子生物學、發(fā)育生物學中所取得的最新成果。其中Waloszek等的模型最為全面和合理故被廣泛的引用參考，成為當前較為主流的理論。該模型以澄江動物群節(jié)肢動物的研究成果為基礎，參考其他不同產地和年代的節(jié)肢動物化石以及現代分子生物學證據而構建。而Waloszek本人承認，由于古生物學研究的特殊性，該模型僅僅是“猜想”，需要不斷的修正甚至顛覆重筑，使之更加符合化石證據。節(jié)肢動物作為現生動物中最龐大的一個門類，對于其發(fā)生和發(fā)展得研究或將對相關的二級學科甚至一級學科產生巨大的影響。所以，仔細觀察標本的細節(jié)，發(fā)掘更多精美標本，進而對理論模型進行更新和修正是非常有必要的。
