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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(guān)鍵環(huán)節(jié)
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- “寒武紀(jì)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(xiàn)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(xué)，進化生物學(xué)等領(lǐng)域研究者的重視。作者在對新發(fā)現(xiàn)的保存精美軟軀體結(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)本文的成果，作者對現(xiàn)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(jù)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(yīng)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(jù)。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(jì)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(xué)，進化生物學(xué)乃至其他相關(guān)的學(xué)科產(chǎn)生一定的推動作用。
- 詳細介紹：
- “寒武紀(jì)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(xiàn)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(xué)，進化生物學(xué)等領(lǐng)域研究者的重視。雖然在目前的技術(shù)條件下，物種在進化過程中的分歧時間已經(jīng)可以通過分子生物學(xué)的方法推算出來，但化石則忠實的紀(jì)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(xué)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(xiàn)于云南早寒武世關(guān)山動物群的廣衛(wèi)蝦及稱將動物群的類似生物，經(jīng)過對保存精美軟軀體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)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(jīng)發(fā)生，與原節(jié)肢動物有本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)原/真節(jié)肢動物的劃分依據(jù)，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(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點的地位。根據(jù)本文的成果，作者進一步肯定了現(xiàn)行的早期節(jié)肢動物演化模型理論的正確性，并根據(jù)化石證據(jù)對該模型進行了一定的完善，即在原來的模型基礎(chǔ)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(jù)更加吻合；在節(jié)肢動物的進化中，該類群的出現(xiàn)代表了頭區(qū)的分化及附肢功能的加強乃至分異，這為現(xiàn)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(chǔ)；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(xiàn)是節(jié)肢動物頭區(qū)附肢功能分異的結(jié)果，而其起源時間應(yīng)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(xiàn)，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(jù)。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(guān)系有了更直觀和深入的認識，亦從描述古生物學(xué)乃至進化生物學(xué)的角度為早期后生生物甚至寒武紀(jì)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(chǔ)正確的前提下，明確了一些曾經(jīng)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(xué)，進化生物學(xué)乃至其他相關(guān)的學(xué)科產(chǎn)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(xiàn)于云南早寒武世關(guān)山動物群，屬于“生命大爆發(fā)”時期產(chǎn)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(jù)。對于該動物的深入觀察發(fā)現(xiàn)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(xiàn)行理論。由于節(jié)肢動物是現(xiàn)生動物中最龐大的門類，故該研究將會對古生物學(xué)、進化生物學(xué)乃至相關(guān)學(xué)科產(chǎn)生重要的影響和推動。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的研究是熱門課題，我國在這一領(lǐng)域處于先進地位。本文首次對Guangweicaris的軟軀體構(gòu)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(xué)者的最新成果，以結(jié)構(gòu)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(jù)本文的成果完善了節(jié)肢動物的演化模型，亦根據(jù)化石證據(jù)修正了前人的某些觀點（科學(xué)性）。
應(yīng)用價值和現(xiàn)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(jù)。文中提出觸角形態(tài)不益作劃分原/真節(jié)肢動物的依據(jù)，為以后的研究提供了參考。該項目不單對古生物學(xué)和進化生物學(xué)意義重大，甚至有可能對相關(guān)學(xué)科產(chǎn)生推動作用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 依據(jù)最新發(fā)現(xiàn)的保存軟軀體結(jié)構(gòu)的化石材料，本文詳細討論了云南早寒武世關(guān)山動物群中發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(jù)這些新的材料和證據(jù)，對現(xiàn)行的早期節(jié)肢動物進化模式進行了完善：在原有基礎(chǔ)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(guān)鍵轉(zhuǎn)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(biāo)志。由于節(jié)肢動物是現(xiàn)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(jù)，甚至?xí)ο嚓P(guān)學(xué)科的研究起到推動作用。
獲獎情況
- 2009年，投稿《地質(zhì)學(xué)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(jì)大爆發(fā)”國際學(xué)術(shù)研討會。國際會議摘要已收修改稿 2009年，Palaeontographica Canadian約稿 2009年，相關(guān)課題投稿《古生物學(xué)報》（核心期刊）,已收審稿意見. 2008年,相關(guān)課題成果出版，云南科技出版社，p.61-64 2008年，相關(guān)課題合作成果發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)報，英文版》（SCI收錄） 2007年，相關(guān)課題合作成果發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)報，英文版》（SCI收錄）（SCI收錄）
鑒定結(jié)果
- 湖北省挑戰(zhàn)杯1等獎
參考文獻
- 1.羅惠麟，李勇，胡世學(xué)，傅曉平，侯蜀光，劉興堯，陳良忠，李鋒軍，龐紀(jì)院，劉琦.云南東部早寒武世馬龍動物群和關(guān)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(zhì)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(xiàn)。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(jīng)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(guān)山動物群是近年來新發(fā)現(xiàn)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(guān)山動物群已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)；該動物群屬于“寒武紀(jì)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(xiàn)在中國，引起了我國相關(guān)學(xué)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(lǐng)域的研究一直處于領(lǐng)先地位。近年來對澄江動物群和關(guān)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(jié)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(xiàn)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(guān)注。根據(jù)早寒武世生物群的化石及分子生物學(xué)的證據(jù)，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?qū)υ缙诠?jié)肢動物的進化模型進行了總結(jié)，這些研究充分的運用了現(xiàn)代計算機技術(shù)的運算及分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)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(dāng)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(chǔ)，參考其他不同產(chǎn)地和年代的節(jié)肢動物化石以及現(xiàn)代分子生物學(xué)證據(jù)而構(gòu)建。而Waloszek本人承認，由于古生物學(xué)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(jù)。節(jié)肢動物作為現(xiàn)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?qū)ο嚓P(guān)的二級學(xué)科甚至一級學(xué)科產(chǎn)生巨大的影響。所以，仔細觀察標(biāo)本的細節(jié)，發(fā)掘更多精美標(biāo)本，進而對理論模型進行更新和修正是非常有必要的。
