白明宠物 中科院动物所白明博士发布有爪动物门古生物地理学研究进展

2016年9月29日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Current Biology》杂志在线发表了中国科学院动物研究所杨星科研究组白明博士与德国卡塞尔大学Ivo de Sena Oliveira研究员合作的一篇研究论文,研究通过研究产自缅甸白垩纪(约一亿年前)的有爪动物门琥珀,对冈瓦纳古陆起源的生物类群如何扩散到劳亚古陆这一古生物地理学问题进行了详尽诠释。

在古生物地理学领域,冈瓦纳古陆起源的生物类群如何扩散到劳亚古陆,并形成当前的分布格局是一个有趣和引人入胜的科学难题。同时,这个问题的解读和理论上的突破,还能够与历史语言地理学、古人类学等学科的相关结论互相印证。

栉蚕是一类非常罕见的无脊椎动物,亦可称天鹅绒虫、黏液虫等,隶属有爪动物门。现生栉蚕包括2科(栉蚕科Peripatidae和南栉蚕科Peripatopsidae)54属186种,主要分布于热带地区,包括非洲中部、马来半岛、美洲中部、澳洲等地,中国无分布。

栉蚕主要在南半球间断性分布,是典型的冈瓦纳古陆起源类群,同时在东南亚和印度次大陆也有少量种类分布。这样的全球分布格局无疑是解读上述科学问题最理想的研究材料之一。

除此之外,栉蚕还具有重要的系统学研究价值。它通常被认为属于泛节肢动物,与缓步动物和节肢动物近缘。其形态自寒武纪以来,在近5.4亿年的时间里大致维持不变。其所保留的大量祖征,对于理解泛节肢动物系统发生和昆虫早期类群的演化具有重要意义。栉蚕还具有独特的生物学特性,如陆栖、夜行、肉食性,靠喷出粘液捕食小动物生活。

有爪动物门现代分布格局解读中争议最大的问题就是分布于印度(从冈瓦纳古陆分裂而来)的梯栉蚕属(Typhloperipatus,隶属栉蚕科)究竟是从劳亚古陆扩散而来,还是印度次大陆的土著种类?这分别对应"欧洲-冈瓦纳扩散"(Eurogondwana)和"走出印度"(out-of-India)两个假说。

这两个假说之前都有各自的证据支持,但无法获得压倒性的结论。研究人员最近获得了三块缅甸栉蚕琥珀,通过对其详细研究,最终完美的解释了栉蚕当今分布格局的成因,并支持"欧洲-冈瓦纳扩散"假说。

首先,研究人员利用中科院动物所显微CT和北京光源、上海光源和德国汉堡光源等同步辐射装置对三块栉蚕琥珀进行了扫描和计算机三维重建,确认其属于栉蚕科。目前已经知道栉蚕科与南栉蚕科至少在晚泥盆纪(3.74亿年前)就分离了,而后者目前主要分布在澳洲、南美和南非的南部。印度板块在1.2到1.4亿年前才从冈瓦纳古陆分离,若有栉蚕土著种类,则应该是南栉蚕科,而非栉蚕科。

其次,印度板块漂移过程中经历了极端的环境变化(火山、干旱等),喜湿热的栉蚕存活几率非常低。其中一个例证就是马达加斯加板块与印度板块一起脱离冈瓦纳古陆后,共同漂移了约3300到5300万年,直到晚白垩纪(约8700万年前)才逐渐分开的。而马达加斯加尚未未发现栉蚕,据推测其栉蚕土著种类已经灭绝。即使未来能够发现,也极有可能是南栉蚕科种类。

最后,印度分布的梯栉蚕属与缅甸栉蚕琥珀?Cretoperipatus形态上较为接近。研究人员确定印度分布的栉蚕应该是在印度板块与亚欧板块碰撞后的第二阶段(2500万年前),才从亚欧板块扩散而来。