5.35亿年前微体化石揭示已知最早的环神经动物的肌肉系统的演化

环神经动物是节肢动物的近亲。现生类群包括铁线虫、蛔虫、鳃曳虫等。很多环神经动物有可外翻的吻部，因此又叫翻吻动物。科研人员通过对陕南约5.35亿年前磷酸盐化特异保存化石的研究，发现其中一种类似“五环”的结构可能是环神经动物的翻吻部位肌肉组织，这为环神经动物肌肉系统演化的研究提供了重要信息。10月11日，相关研究成果在线发表在《英国皇家学会学报B–生物科学》（Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences）上。

两侧对称动物可分为蜕皮动物、冠轮动物和后口动物。蜕皮动物是其中物种多样性最高的一支，包括泛节肢动物和环神经动物。分子生物学研究表明蜕皮动物可能在埃迪卡拉纪便已出现，但蜕皮动物实体化石首次出现在约5.35亿年前的寒武纪幸运期早期。虽然幸运期早期蜕皮动物实体化石已有较高的丰度和多样性，但是它们仅保存了表皮相关的结构，而其内部软组织如肌肉和神经组织却未有报道，这限制了对该时期蜕皮动物内部软躯体的功能形态学和演化意义的认识。

本研究共报道了3枚标本，均为毫米大小。其中，1枚（NIGP179459）保存较好，呈现“五环”状结构，从顶到底由5个直径逐渐增大的环组成。第1环和第2环同圆心且共平面，且它们之间有明显的空隙。第2到第5环紧密贴合，形成圆台状结构。第1环与第3环之间通过19条辐射状结构连接，第3环和第5环之间有36条纵向结构连接。躯体末端具有辐射对称结构的生物只有环神经动物，而其他两侧对称动物的末端的纵肌多为两侧对称排列。

研究提出，本研究的标本与环神经动物大类中的鳃曳动物翻吻内部的肌肉系统具有较好的可比性。应用鳃曳动物作为对比模型，标本可对比于翻吻内部肌肉系统。第2到第5环对应4条体壁环肌，36条纵向结构对应36条辐射对称的体壁纵肌，环肌和纵肌共同构成翻吻体壁的肌肉纤维网。

研究发现，类似鳃曳动物标本在生活的时候，翻吻内部的肌肉系统可能控制翻吻的内翻，从而协助运动和摄食。较短的翻吻收缩肌表明翻吻可能只有有限的内翻能力，而现生的鳃曳动物具有较长的翻吻收缩肌，因而翻吻能完全内翻。

该研究首次报道了已知最早的环神经动物的肌肉系统，并首次利用内部软躯体信息限定了该环神经动物的亲缘关系，揭示了早期动物肌肉系统的演化，彰显了肌肉系统的重要演化意义。该研究表明类似于鳃曳动物的翻吻肌肉系统在寒武纪底界处已知最早的环神经动物中即已出现。

该成果由中国科学院南京地质古生物研究所、美国弗吉尼亚理工大学、瑞典隆德大学、自然资源部第一海洋研究所和德国科学家组成的国际联合研究团队共同完成。

标本NIGP179459扫描电镜照片