高保真模块化骨骼证实苔藓虫门的寒武纪起源

High-fidelity modular skeletons authenticate a Cambrian origin for Bryozoa

作者信息Baopeng Song, Zhifei Zhang, Luke C Strotz, Timothy P Topper, Andrej Ernst, Junye Ma, Zhiliang Zhang, Mei Luo, Lars E Holmer, Yue Liang, Yazhou Hu, Caibin Zhang, Yanlong Chen, Glenn A Brock
PMID42236935
期刊Nature
发布时间2026-08
DOI10.1038/s41586-026-10590-9

实验完整度

仅描述化石标本的形态、结构和矿物学特征,未涉及可控实验或功能验证,实验细节不足。

主要模型

Protomelission gatehousei化石标本 Dayingomelission hexaclitia gen. et sp. nov.化石标本

重点核对

化石产自中国陕南仙女洞组(寒武纪第三期) 共检查38件化石标本 标本进行5-10%乙酸浸泡处理 使用SEM、CT、FIB-TEM、STEM-EDXS等分析 系统发育分析基于22个分类单元和50个特征

摘要

主要动物身体构型起源于寒武纪大爆发,然而苔藓虫门一直是这一模式的一个显著例外。Protomelission gatehousei的首次发现为苔藓虫门的寒武纪起源提供了令人信服的证据,与其他主要后生动物门类一致,并与独立的分子钟估算相容。然而,由于缺乏明确的软组织解剖结构和诊断性骨骼微结构,其系统发育亲缘关系仍然模糊且存在争议。本文报道了来自中国早寒武世仙女洞组的P. gatehousei精美化石和一个新分类单元Dayingomelission hexaclitia gen. et sp. nov.。这些标本在模块化骨骼中保存了原位磷酸盐化软组织,揭示了关键的解剖结构,包括尖刺、环肌、膜囊和环隔。这一系列特征为这些分类单元属于苔藓虫门提供了确凿证据。结合这些新特征的系统发育分析将其鉴定为冠群窄唇纲。这些结果证实了该门的寒武纪起源,并揭示了群落结构意想不到的早期分异,表明苔藓虫的多样化是寒武纪辐射的组成部分。此外,分化窄唇纲冠群的早期出现表明苔藓虫干群的起源比最初显现的更为深远。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
苔藓虫门是否起源于寒武纪,以及Protomelission gatehousei和Dayingomelission hexaclitia的分类归属问题。
核心机制
文中未明确说明
主要证据
P. gatehousei和D. hexaclitia化石中保存的膜囊、环肌、纵肌、尖刺、环隔等软组织和解剖结构,以及系统发育分析表明两者均属于窄唇纲冠群。
研究意义
证实了苔藓虫门的寒武纪起源,并表明苔藓虫的多样化是寒武纪辐射的组成部分,同时表明窄唇纲冠群的早期出现暗示苔藓虫干群的起源更深。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化石采集与处理

获取并准备化石标本以供后续分析。

从中国陕南仙女洞组的生物碎屑灰岩和礁灰岩露头采集化石,用5-10%乙酸浸泡溶解基质,清洗后挑选标本。

2

形态测量与分析

量化化石的尺寸和形态特征。

使用X射线计算机断层扫描和扫描电子显微镜图像,通过ImageJ软件测量化石的长度、宽度和角度。

3

扫描电子显微镜分析

观察化石的表面形态和微结构。

对金涂层标本进行SEM观察,并进行半定量元素分析。

4

聚焦离子束-透射电子显微镜分析

观察化石的矿物学和化学组成及其相互关系。

制备超薄切片,利用FIB-SEM和TEM进行HAADF成像、选区电子衍射和STEM-EDXS图谱分析。

5

X射线计算机断层扫描

获得化石的三维内部结构信息。

对五个保存良好的标本进行扫描,并重建三维图像。

6

系统发育分析

确定化石的分类位置。

基于形态特征矩阵,使用贝叶斯方法推断系统发育树。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
乙酸----
ZEISS体视显微镜(Stemi 305)ZEISS--
ImageJ----
FEI Quanta 450-FEG扫描电子显微镜FEI--
Phenom XL G2扫描电子显微镜Phenom--
能谱仪----
截面抛光仪(SEMPrep2)----
ZEISS Auriga Compact双束FIB-SEMZEISS--
OmniProbe 200微操纵器OmniProbe--
JEOL JEM-2100透射电子显微镜JEOL--
JEM-F200透射电子显微镜JEOL--
ZEISS Xradia CrystalCTZEISS--
ORS Dragonfly v.2022.2.0.1367----
MrBayes(v.3.2.7)----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
化石采集
标本数量38件,产自中国陕南仙女洞组(寒武纪第三期)
阅读提示:Methods: Materials and occurrences
化石处理
5-10%乙酸浸泡,每周清洗两次
阅读提示:Methods: Materials and occurrences
SEM分析
金涂层,具体电压、真空度、工作距离
阅读提示:Methods: SEM
FIB-TEM分析
具体仪器、电压、电流、切片尺寸
阅读提示:Methods: Focused ion beam–transmission electron microscopy
CT扫描
仪器型号,扫描参数(80 kV, 125 µA,旋转角度)
阅读提示:Methods: X-ray computed tomography
系统发育分析
矩阵大小(22 taxa,50 characters),MrBayes版本,Mkv模型,代数(10百万)和burn-in(25%)
阅读提示:Methods: Phylogenetic analysis