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西北大学张志飞团队发现地球上最早动物寄生现象 精选

已有 2848 次阅读 2020-6-3 14:36 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

北京时间2020年6月2日晚23时,《自然—通讯》发表了西北大学地质系早期生命研究所张志飞团队在地球早期动物生态系统研究领域的重要科研进展。


该科研团队通过对滇东地区乌龙箐组发现的大量原位生活的舌形贝型腕足动物进行研究,利用数理统计的方式,首次揭示出地球生物演化史上最早的动物寄生现象,同时发现该种寄生现象属于在当今自然界已经消失的专性寄生现象。

 


获得最早生物寄生证据


 

在自然界中,寄生现象是一种最为普遍的生物现象,然而由于在古生物领域,与寄生虫有关的化石记录十分稀少。


因此,诸如地球上生物之间的寄生关系何时时间开始?最早发生的寄生方式如何?以及在哪些生物之间最早发生等问题,一直困扰着科学界。

 

早期古生物学家通过对壳体化石的研究,发现了一些生物的壳体上存在与寄生相关的印痕或壳体畸形,提出了寄生生活方式在5亿年的生物之间发生的假设。


但这种说法缺少足够的直接生理证据。

 

在滇东地区关山动物群研究中,张志飞课题组发现了大量的舌形贝型腕足动物(课题组将其命名为乌龙箐新圆货贝),代表着5.12亿年前原位生活的腕足动物群落。


这些腕足动物成群密集成层分布,壳体周围保存头发状的刚毛,壳体后端长有绳索状的肉茎,用以将这些壳体锚定在海底。 

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乌龙箐新圆货贝.(1)保存细长肉茎的乌龙箐新圆货贝;(2)附着管状生物的腕足动物个体;(3)附着管状生物的腕足个体复原图。

 

更有趣的是,这些腕足动物的壳体上长满了现代龙介虫状的白色管子。


统计分析发现,这些管状生物沿着壳体边缘向外辐射状排列,与壳体内部纤毛环的分布和血管(脉管)的分布极其一致。


“这表明白色的管状生物前端可能长有触手取食结构,主要窃食腕足动物纤毛环滤食过程中,经由壳体边缘刚毛流入壳体内部的有机食物”张志飞说。

 

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乌龙箐新圆货贝的纤毛环排列与虫管存在的窃食寄生关系:(1-2)壳体内部纤毛环的分布和血管(脉管)复原图;(3-4)管状生物在腕足动物壳体上寄生方向的玫瑰花图

 

更重要的是,这些管状生物以族状结壳的方式,生活在腕足动物壳体表面,并对这些腕足动物的生长造成极大的负荷和负面影响。


张志飞课题组的统计研究发现,这些管虫的附着对腕足动物壳体的正常发育造成很大影响。

 

“相对未感染的腕足动物个体,被固着腕足动物的生物量减少了至少26%。这也是这些虫管与其附着的腕足动物存在明显寄生关系的直接证据。”张志飞说,在腕足动物纤毛环滤食过程中,管状生物通过截获水流中携带的有限颗粒状有机质获取营养,属于偷窃寄生生物(kleptoparasite)。

 


发现“丢失”的生态现象


 

在研究中,张志飞课题组还发现了一个有趣的现象,即这种管虫只附着在乌龙箐新圆货贝这一种腕足动物壳体上,对其它的同期腕足动物,以及其它动物均不发生感染。

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显示白色蠕虫状管虫只附着在乌龙箐新圆货贝壳体边缘,对同期、同地三叶虫不发生感染

 

“这就好比某种寄生虫,只寄生在某种人身上,而从不寄生其他种族的人类。”张志飞说,这种专性寄生虫现象在目前的自然界中并没有发现。


换句话说,这种生态现象已经“丢失”了。

 

据悉,这也是国际范围内首次发现地球上最早的专性寄生关系,从而论证了专性偷窃寄生是地球上消失的最早寄生关系。

 


将包壳现象出现时间前推3000万年


 

此外,课题组在研究中还发现,这些管状壳体生物附着在乌龙箐新圆货贝上,是通过自身分泌物形成壳体,从而加速大量繁殖,将附着的动物壳体进行覆盖,这种现象属于典型的包壳现象。

 

“简单的说,所谓‘包壳’,就是在一种动物壳体被另一种动物分泌的壳体所覆盖的生态现象。”张志飞表示,这种现象与在现代有铰类腕足动物群落中大量存在,并具有较大的相似性。

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5.15亿年前(寒武纪第4期)滇东海盆舌形贝腕足动物支持的底栖动物群落恢复,显示出与现代海洋底栖动物群落具有极大的生态相似性,包括底栖、固着、包壳、寄生等生态现象。

 

此前的化石发掘显示,这种广泛的包壳现象化石广泛出现是在奥陶纪,此次发现将这一现象出现的时间前推到寒武纪早期,从时间上计算,至少提前了3000万年,同时表明了地球现代底栖生态系统起源于寒武纪大爆发期间。(陈彬)

 

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16332-3




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