2025年5月8日,国际顶级学术期刊Science发表了玉溪师范学院地理与国土工程学院陈爱林团队与云南大学古生物研究院张喜光、杨杰研究团队的合作研究成果,论文题为“世山虫是开腔骨动物而非寒武纪软体动物”(Shishania is a chancelloriid and not a Cambrian mollusk)。

期刊编辑以《奇怪化石的重新思考》为题评论说:寒武纪大爆发被认为是生物进化「实验性」产生大量新形态的时期,其中许多生物与现代物种的亲缘关系极难确定。这种困难不仅源于其独特形态,也因化石年代久远导致关键特征识别困难。经典案例之一是Shishania——一种细长、袋状且布满棘刺的生物。近期研究将其归为早期软体动物,但Yang等人基于新标本的描述对这一结论提出质疑,认为该生物更接近海绵状的开腔骨类(chancelloriids)。

杨杰研究员带领团队成员到玉溪师范学院做学术交流
寒武纪大爆发以其涌现的大量奇特而陌生的生物体型著称,其中许多形态揭示了主要门类的早期祖先,是自然科学领域的重大前沿科学问题。在动物门类演化过程中,从两胚层辐射对称的基础动物向三胚层两侧对称动物的过渡演化是动物演化史上非常关键的一步。基础动物主要包括现生的海绵动物、扁盘动物、刺胞动物 、栉水母动物和已绝灭的开腔骨动物(chancelloriids)。开腔骨动物仅见于寒武纪时期,因绝大多数化石保存为分散骨片的形式而得名,最初被加拿大布尔吉斯化石群发现者瓦尔克特(Walcott)归入海绵动物,但其骨片几何形态与海绵骨针明显不同,被广泛认为是一类神秘的生物类群。澄江生物群等特异埋葬化石库的发现表明开腔骨动物身体呈囊状,辐射对称,底端固着在海底,顶端具开口,体表覆盖着不同数量组合的中空骨片。虽然其躯体组构十分简单,但其内部软组织构造从未得见。发现于澄江生物群和关山生物群的开腔骨动物鸟巢虫(Nidelric) 保存有动物完整形态和外皮,是一类非常珍稀的化石。
软体动物门是地球历史上和现生动物界的第二大无脊椎动物门类,物种数和个体数量仅次于节肢动物门,由于其巨大的形态差异,其起源和早期演化是古生物学研究的热点和难点。寒武纪早期仅有少许先驱软体动物的报道。寒武纪覆有棘刺的化石多刺世山虫Shishania aculeata被解释为软体动物与其冠轮动物祖先之间的过渡类型,其主要依据包括:该动物两侧对称,具体腔、足和外表无刺的腹环带。
研究团队对云南昆明禄劝县寒武系第4阶关山生物群新采获的世山虫同类标本开展详细研究,新材料对软体动物的解释提出了挑战。新的解剖学证据表明世山虫是一类特异的开腔骨动物,该成果有助于整合这类长期存在争议的海绵状后生动物类群早期演化的理论模型。新研究把世山虫归入开腔骨动物的解剖学证据包括:(1)世山虫的体腔与足是运用反射变换成像技术(Reflectance Transformation Imaging)测定壳表高差后推导的结果,并非直观的生物实体,因为它们均被自身壳体掩盖。(2)几何模拟分析表明其不存在元素分析判定的壳腹环带。(3)标本YKLP 11527在标注为“腹环带”和“足”结构的表面具刺,应为壳体表面。(4)被认为是“沿壳体长轴”延伸的微结构,广泛见于新标本的锥状刺和壳体的内外表面,其延伸不与壳增长轴平行,这些近于平直的条纹宽窄不一,不具任何生物体的构造特征。(5)依据锥状刺在壳体内外表面的不同形态特征,可以推断世山虫像鸟巢虫一样,躯体呈辐射对称。
我校陈爱林教授与云南大学杨杰研究员为共同第一作者,云南大学张喜光教授和英国杜伦大学Martin R. Smith博士为共同通讯作者,我校杜坤省副研究员、云南大学博士研究生李伟、彭霄、王宇为共同作者。该项研究得到中国国家自然科学基金委研究项目(42162002, 42262004,41730318)的资助。
论文信息:J. Yang, W. Li, A.-L. Chen, K.-S. Du, X. Peng, Y. Wang, X.-G. Zhang, M. R. Smith, 2025. Shishania is a chancelloriid and not a Cambrian mollusk. Science. 388,662-664(2025). DOI:10.1126/science.adv463
云南寒武纪第4世开腔骨类Shishania (A-P)和Nidelric (Q, R)的躯体组构与微细结构
A-G, S. aculeata YKLP 12482: 个体外表面具密集分布的锥状刺 (A-C), 由于垂向压实,刺侧视为三角状 (E),或显示同心纹的半球状突起 (D, F)。在体壁破损或撕裂处可见体壁内表面对应外壁锥状刺基部、微凹陷的印痕 (C, G)。H-N, YKLP 12483: 破碎、不完整的个体(H, I)。外表面具三角状刺,内表面具印痕 (J, K),局部区域 (L) 经高倍放大,可见微米级纤维状矿物晶体 (N) 同时出现在刺 (橙色箭头) 和体壁中 (白色箭头)。O, P, YKLP12484: 不完整个体,外表具刺,内表具印痕。Q, R, YKLP 12485: 近于完整保存的N. gaoloufangensis,外壁细长的刺被压扁(白色箭头),在体壁破损处可见内壁表面的圆形印痕(黑色箭头)。
缩写: at, apical tuft(顶须); ET, external body integument(外体壁); IT, internal body scleritome(内体壁骨片系); MX, matrix(基岩); or, orifice(开口); si, spine impressions(骨针印痕); sp, spines(骨针).