泥盆纪七鳃鳗幼体到成体的生长系列揭示了脊椎动物的起源

2022-02-23 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:437 /
内容摘要:
来自加拿大、美国和南非的古生物学家发掘了生活在古生代的四种七鳃鳗的幼虫和幼体化石,包括冈瓦纳晚泥盆世的七鳃鳗属的幼体至成体生长系列。这一发现颠覆了关于现代七鳃鳗能告诉我们脊椎动物起源的古老观念。这张重建于南非滑铁卢农场的晚泥盆世河口湖的照片捕捉到了一种叫做Priscomyzon ......

来自加拿大、美国和南非的古生物学家发掘了生活在古生代的四种七鳃鳗的幼虫和幼体化石,包括冈瓦纳晚泥盆世的七鳃鳗属的幼体至成体生长系列。这一发现颠覆了关于现代七鳃鳗能告诉我们脊椎动物起源的古老观念。

This reconstruction of the Late Devonian estuarine lake at Waterloo Farm in South Africa captures the life history of an ancient lamprey species called Priscomyzon riniensis. Three individuals representing different ontogenetic stages take a shelter in the meadow of charophyte algae Octochara crassa. Clockwise from right: a yolk-sac-carrying hatchling tucked in the charophyte; a juvenile attached to the substrate in the foreground, and an adult looming over the other individuals and showing its feeding apparatus. In the background, a school of the coelacanth Serenichthys kowiensis swims by. Image credit: Kristen Tietjen.

这张重建于南非滑铁卢农场的晚泥盆世河口湖的照片捕捉到了一种叫做Priscomyzon riniensis的古七鳃鳗的生活史。代表不同个体发育阶段的三个个体在厚角轮藻草甸中避难。从右顺时针方向:一只藏在轮藻中的携带卵黄囊的幼体;一只幼体附着在前景的基质上,一只成年体隐现在其他个体上,并展示了它的进食装置。背景中,一群腔棘鱼游过。影像学分:克里斯汀·蒂珍。

七鳃鳗是一种极其原始的无颚鱼类。除了非洲,它们在世界各地的温带地区都有发现,并且大部分生活在沿海和淡水中,尽管一些物种在公海上旅行了很长的距离。

它们用嘴周围的吸盘粘住其他鱼,用一圈圈的牙齿固定住它们的抓地力,然后在舌头上用特殊的牙齿锉出一个洞后喝受害者的血。

直到现在,人们还普遍认为现代七鳃鳗是游泳时间胶囊,可以对一个真正古老的谱系的生物学和基因组提供独特的见解。

这一信念得到了普里什蒂纳的发现的支持,这是一种生活在3.6亿年前的七鳃鳗,生活在现在的南非。

这一发现引起了全世界的兴奋,因为它是迄今为止发现的最古老的七鳃鳗,然而它似乎与现代成年七鳃鳗几乎完全相同。

在许多方面,现代七鳃鳗确实提供了对其古代祖先的独特见解。但是新的证据表明,当涉及到幼体阶段时,情况并非如此。

奥尔巴尼博物馆和罗兹大学地质系的古生物学家罗布·盖斯博士说:“七鳃鳗和现代八目鳗是唯一活着的无颚鱼类,它们在有颚之前就从脊椎动物的家谱中分支出来了。

"这使得试图了解脊椎动物历史最早阶段的研究人员对它们非常感兴趣."

现代七鳃鳗的幼虫被称为ammocoetes,是一种盲食性、滤食性、蠕虫状的幼虫,它们在河床中打洞,过滤水中微小的食物颗粒,然后慢慢转变为自由游动、有眼睛、主动进食的成年人。

至关重要的是,这段奇怪的生活史被认为与大约5亿年前的转变相呼应,这些转变产生了所有的鱼类血统,包括最终导致人类的那种。

因此,脊椎动物的最后一个无脊椎动物祖先通常被描绘成类似于菊石,最早的脊椎动物被描绘成类似于七鳃鳗。

但要使这成为一个合理的模型,ammocoetes和七鳃鳗都需要回到脊椎动物历史的黎明。

A growth series of Priscomyzon riniensis; it has no ammocoete phase, and is shown in reverse ontogenetic order: (a, b) adult stage; (c) schematic reconstruction of a part of the circumoral feeding apparatus of Priscomyzon, showing two petaliform plates and cusps from oblique ventral view from a center of the oral funnel; (d, e) juvenile stage; this stage is characterized by a well-developed oral funnel and branchial region; (f-k) late larval stage; this stage is intermediate in snout length and branchial expansion; (l-o) early larval stage; the larvae are slender and elongate, and the branchial region is small compared to the rest of the body; (p, q) hatchling stage; this 14-mm-long specimen is characterized by an abdominal bulge and has an elongate snout and small branchial region; prominent eyes and a circumoral feeding apparatus are already present in this individual as in later ontogenetic stages; (r, s) early ontogenetic phases of the modern lamprey Petromyzon marinus; unlike in the stem lamprey, larvae of modern lampreys have an oral hood, primordial eye spots, and elongate branchial baskets. Scale bars - 2 mm. Image credit: Miyashita et al., doi: 10.1038/s41586-021-03305-9.

一个多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶多叶它没有菊石阶段,表现为相反的个体发育顺序:(a,b)成体阶段;(Priscomyzon环口进食装置的一部分的示意性重建,从口腔漏斗的中心从倾斜的腹侧视图显示两个花瓣状板和尖头;少年阶段;这个阶段的特点是口腔漏斗和鳃区发育良好;(f-k)幼虫后期;这个阶段是吻长和鳃扩张的中间阶段;(l-o)早期幼虫阶段;幼虫细长,鳃区比身体其他部分小;(p,q)孵化阶段;这个14毫米长的标本的特征是腹部隆起,有一个细长的吻和小的鳃区;突出的眼睛和环口进食装置已经存在于这个个体中,如同在后来的个体发育阶段;现代七鳃鳗早期个体发育阶段;与干七鳃鳗不同的是,现代七鳃鳗的幼虫有一个口罩、原始眼斑和细长的鳃筐。比例尺& # 8211;2 mm .影像学分:宫下等,doi:10.1038/s 14586-021-03305-9。

“现在,第一次可以直接测试我们祖先的长链包括一种类似氨钴矿的形式的传统智慧,证据强烈反驳了这样的假设,”盖斯博士说。

“七鳃鳗实际上从未成为化石,因为它们没有骨头或刺,只有微小的牙齿,但在南非东开普省马克汉达(Grahamstown)附近的3.6亿年前滑铁卢农场黑色页岩中,它们柔软身体的印痕被保存为黑色页岩中的银白色薄膜。”

“他们软骨骨骼的细节像x光一样清晰可见。这太特别了。世界上其他任何地方都找不到如此古老的七鳃鳗遗骸。”

“对这些页岩样本的艰苦挖掘揭示了普里斯科米森的生长系列,说明了它从幼雏到成年的发展,”他说。

“值得注意的是,最小的保存下来的个体,只有15毫米长,仍然带有一个卵黄囊。这表明它们在进入化石记录之前才刚刚孵化。”

至关重要的是:甚至刚孵出的幼仔也已经长着大眼睛,手持有齿的吸盘,很像现代七鳃鳗的吸血成体阶段,完全不像现代的ammocoete同类

“古代七鳃鳗幼体的这种截然不同的结构提供了证据,证明现代七鳃鳗幼体不是进化遗迹。相反,现代滤食性阶段是最近的一项创新,它让七鳃鳗能够在河流和湖泊中繁衍生息。”

“来自北美的三种稍年轻的七鳃鳗的不太完整和以前未公布的部分生长系列支持了这一发现。”

“遥远的人类祖先似乎不包括类似七鳃鳗幼虫的阶段,”他总结道。

“七鳃鳗现在看起来是一种高度进化的侧枝,与我们有一个共同的祖先:可能是一种被骨甲包裹的无颚鱼。”

该发现发表在《自然》杂志上。

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T.宫下等。古生代茎七鳃鳗的非菊石幼体。自然,2021年3月10日在线发布;doi:10.1038/s 14586-021-03305-9


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