宣扬爪虫
![本页使用了标题或全文手工转换](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Zh_conversion_icon_m.svg/35px-Zh_conversion_icon_m.svg.png)
开氏宣扬爪虫![]() | |
---|---|
![]() | |
出土于格陵兰岛西里斯帕斯特生物群的宣扬爪虫化石 | |
![]() | |
宣扬爪虫的全身复原图 | |
科学分类 ![]() | |
界: | 动物界 Animalia |
门: | 节肢动物门 Arthropoda |
纲: | †恐虾纲 Dinocaridida |
科: | †宣扬爪虫科 Kerygmachelidae |
属: | †宣扬爪虫属 Kerygmachela Budd, 1993[2] |
种: | †开氏宣扬爪虫 K. kierkegaardi
|
二名法 | |
†Kerygmachela kierkegaardi Budd, 1993[2]
|
克尔凯郭尔宣扬爪虫(学名:Kerygmachela kierkegaardi)是宣扬爪虫属(学名: Kerygmachela)[3]的模式种也是唯一一个物种,又称作齐氏挥螯虫。[4]是在格陵兰北部发现的[2][5][6][7][8][9],它与厌恶虫、北方筛虾都是西里斯帕斯特生物群的代表物种。具有粗壮的前附肢,每个附肢有四个长突刺,躯干中分成十一个体节,每个体节节都有成对具鳃的游动叶。与厌恶虫以及欧巴宾虫不同,宣扬爪虫没有用于行走的叶足。 后部区域较小,呈梯形。仅有一根长而硬的尾叉。全身长约17.5厘米,胴长仅有10厘米左右。[10]宣扬爪虫被归类为一个叫做“具鳃叶足动物“(Gilled lobopodians)”(以宣扬爪虫科和厌恶虫属为代表)的并系群,它们带有一对有环纹、带刺的前附肢。普遍认为它们属于节肢动物的下干群[9][11][12]。在分类学上,宣扬爪虫属于节肢动物最外侧的干群,与厌恶虫属和欧巴宾虫类似。[13]
命名
宣扬爪虫的属名Kerygmachela是由希腊文的kerygma和chela所构成,意思为宣扬的爪子,因前附肢外观像是火焰;而种小名为kierkegaardi,是为了纪念索伦·奥比·齐克果(Søren Aabye Kierkegaard)他是一名居住于哥本哈根的丹麦哲学家。[10]
发现
在北格陵兰皮里地半岛(Peary Land)J.P.科赫峡湾(J.P. Koch Fjord)的布恩地层(Buen Formation)所发现的,属于西里斯帕斯特生物群(Sirius Passet)的一员。[10]
第一次发表此物种时,仅发现MGUH 22.083~MGUH 22.086,MGUH 22.083为正模标本(Holotype),其余为副模标本(Paratype),和50个保存零碎的标本。[10]
身体构造
它有一个清楚分明的头部区域,有一对横向皱纹、粗壮的前附肢(frontal appendages),每个附肢都有四个细长的突刺(process)。 后面有一根长节状的尾刺(tail spine),身长约17.5至20cm,胴长仅7cm左右,相比于近亲蝠鲼虫来说逊色了不少。身体呈椭圆形,由11对游动叶(swimming flap)组成,每节包括一对侧向的游动叶,这些游动叶的背面具有皱纹结构,被解释为鳃(gill)[10][14]。最前面的一对附肢特扩大到可以捕食生物的大小,沿其内缘具有坚固、细长的刺 [10][11][15][16]。
头部
头部形成一个朝前方的圆形突起,在延伸至两个附肢之间。面向前方的嘴巴的位置不是在末端,而是位于圆形前叶(circular lobe)下方的腹侧,位于一对称为嘴刺(rostral spine)的之间。嘴刺的作用可能是触觉或者味觉。[15]
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/55/Head_region_of_Kerygmachela_kierkegaardi.jpg/220px-Head_region_of_Kerygmachela_kierkegaardi.jpg)
眼睛
附肢底部的结构根据其位置和保存情况很可能是眼睛,具有特殊的起伏和高反射率。眼睛外形类似于三叶虫的肾形或镰刀形的眼叶。 将眼睛为位于腹外侧,因为在标本中它们的外形最清晰,其中嘴部结构和口刺最明显。眼睛的前半部位于附肢的下后方。 眼睛中有较明显的起伏[15],但是眼睛的起伏是有争议的[17]。与寒武纪的叶足动物不同,寒武纪的叶足动物的眼睛不会拥有这种起伏[18]。宣扬爪虫眼睛位于腹外侧位置,凶猛爪网虫(Onychodictyon ferox)的单眼状眼睛也是在触角的腹侧[15]。宣扬爪虫的眼睛也与奇虾,麒麟虾或是欧巴宾虫的有所不同,属于多数单眼排列的阵列而非聚集的复眼[16]。
神经系统
在化石中有发现身经系统的痕迹[19],位于附肢之间的被解释为中枢神经系统(central nervous system)。 这些结构与抱怪虫科的刺钳里拉琴虫中描述的神经系统织相似,其拓扑学结构更类似于神经组织。与刺钳里拉琴虫不同的是,宣扬爪虫是从大脑的外侧边缘控制两个前附肢。而刺钳里拉琴虫拥有提供相关神经节的神经纤维束[注 1](nervous tract)。宣扬爪虫神经几乎延伸到附肢的尖端,并可能可以控制最外面和最长的突刺。宣扬爪虫的神经系统从大脑向前引出一个膨大的神经前突(anterior neural projection;nap)(左图的浅黄色部分),向后发出三对神经索,分别是前附肢神经(frontal appendage nervous tract;nfa),眼神经(optic nerve;nop)以及通往其身体中后段的腹神经索(nerve cord;nc)。
宣扬爪虫控制眼部的神经组织源自第一脑神经节——原脑的神经,且宣扬爪虫的大脑是原脑(protocerebrum;npc) [15]原脑包括主要的处理,例如身体和神经分泌细胞(neurosecretory cells)[17]。同时,神经前突的存在似乎表明:宣扬爪虫在头部存在一个巨大的中眼——类似欧巴宾虫或者麒麟虾。前附肢神经为中脑发出,这说明它们的前附肢与奇虾的前附肢,螯肢动物的螯肢以及昆虫的触角都是同源的[20]。
躯干(身体)
躯干分为11个体节,每一体节内部有包含圆形排列肌肉组织的结构[2][10][15]。体节的背部存在瘤点(tubercle),每排瘤点数为四个,越往尾部,瘤点就变得越显眼。躯干中央的两个瘤点比外侧的瘤点大,尾部间隔更宽。宣扬爪虫每一体节具有1对游动叶,其中第四对和第五对最大,从第五对向后逐渐变小————这使宣扬爪虫的外形呈现椭圆形轮廓。 早期的复原通常把宣扬爪虫描述为一对尾叉,不过通过对宣扬爪虫的标本的细致研究,认为其只存在一根长在躯干末端的中间且未分段的长尾叉。如果不包括附肢的话,尾叉几乎与身体等长[15]。
消化系统
宣扬爪虫的消化系统可以大致分为前肠,中肠和后肠。其中前肠包括了口和发达的咽部,咽部位于大脑的后方,很可能可以伸缩,利用负压吸收猎物。中肠即胃,具有八对胃盲囊,含有一些消化酶,可以发挥消化食物的作用[9][15][20]。
习性
最前面的一对附肢特化为一对扩大可以捕食生物较小的生物,沿其内缘具有坚固、细长的刺用于辅助[11][16]。
宣扬爪虫的分类
宣扬爪虫最初被Budd被描述为具有叶足动物[10],然而陈均远教授对宣扬爪虫与叶足动物的亲缘关系表示质疑,并使用了四个理由来证明:
理由1,Budd所描述的動物中的「葉足」可能不是腿,因為這些結構在背部和腹側都以起伏形,表明葉足很僵硬;它們只跨越身體寬度的 30% 左右,太小而無法提供穩定性;它們可能位於身體兩側的側面,而寒武紀葉足動物的腿位於腹側相距 90°,所以這一位置與腿部不相容,而根据最近的研究,这些“腿”也被解析为游动叶中的肌肉束。 理由2,「圓形的身體肌肉組織」結構太大且位置錯誤,與葉足動物的肌肉組織有差異。 理由3,「有刺的附肢」顯然指的是宣揚爪蟲的附肢,但与此类比的是葉足動物的葉足,這是兩種关系不大的結構。 理由4,「橫向环纹」僅反映了類似的手風琴狀軀幹,這是外骨骼彎曲未分開的表面[16],之後Budd覺得毫無根據。Budd表示這群動物包含相對「節肢化(Arthropodization)」的代表(例如:奇蝦),具有類似節肢動物的附肢,以及更像「葉足動物」的動物即恐虾纲(例如:宣揚爪蟲,歐巴賓虫)[21]。
宣扬爪虫的出现代表了从巨型叶足动物的身体逐渐演化成冠群节肢动物的第一步,许多其他下干群节肢动物的定义特征之一是叶片。这些叶片被为与冠群节肢动物的附肢同源,位置更靠腹侧 [13]。恐虾类的所有类群都具有不同类型的附肢,尽管没有明显的同源关系,但宣扬爪虫、欧巴宾虫和奇虾都具有共同的特征。在这些类群中,附肢内缘边上有刺,末端有一组较长的端刺,附肢的主体有环纹。因此,这些身体结构之间存在一定程度的细节相似性。而欧巴宾虫的附肢也很类似,但位于灵活的干附肢(trunk)(是指欧巴宾虫的附肢连接到身体的区域)末端。奇虾的附肢具有类似这种排列的刺,但高度硬化和分段。由于它们的原始特征,这并不能用于定义“恐虾纲”属于一个单系群[21]。深度分化的节肢动物干群(大型叶足动物,如尖山叶足虫属和大网虫属,以及具鳃叶足动物)具有单节头部,并且具有一对前附肢。 这种头部由单一原脑的情况在缓步动物中仍然存在。恐虾类前附肢的演化过程大致为:具鳃叶足动物的成对带环纹附肢,到欧巴宾虫的基干融合的附肢,再到射齿目的硬化前附肢[11][17][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][19][34][35][36][37][38][39][34][36][40][41][42][43][5][44][45][46]。
2023年McCall的研究,建立了宣扬爪虫科(Kerygmachelidae),下面就是根据他的分析建立的系统发生树[47]。
节肢动物门 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
参考资料
- ^ Zhang, Xi-Guang; Smith, Martin R.; Yang, Jie; Hou, Jin-Bo. Onychophoran-like musculature in a phosphatized Cambrian lobopodian. Biology Letters. 2016-09, 12 (9). ISSN 1744-9561. doi:10.1098/rsbl.2016.0492.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Nielsen, Morten Lunde; al., et. Supplemental Material: Metamorphism obscures primary taphonomic pathways in the early Cambrian Sirius Passet Lagerstätte, North Greenland. dx.doi.org. 2021-08-20 [2023-10-26]. (原始内容存档于2023-10-30).
- ^ Budd, Graham E. The morphology and phylogenetic significance ofKerygmachela kierkegaardiBudd (Buen Formation, Lower Cambrian, N Greenland). Transactions of the Royal Society of Edinburgh: Earth Sciences. 1998, 89 (4). ISSN 0263-5933. doi:10.1017/s0263593300002418.
- ^ 土, 屋健. 真實尺寸的古生物圖鑑:古生代篇. 由张, 佳雯翻译. 如何. 2019: 25. ISBN 9789861365329.
- ^ 5.0 5.1 Ortega-Hernández, Javier; Budd, Graham E. The nature of non-appendicular anterior paired projections in Palaeozoic total-group Euarthropoda. Arthropod Structure & Development. 2016-03, 45 (2). ISSN 1467-8039. doi:10.1016/j.asd.2016.01.006.
- ^ Peel, J.S. Articulated hyoliths and other fossils from the Sirius Passet Lagerstätte (early Cambrian) of North Greenland. Bulletin of Geosciences. 2010-09-30. ISSN 1802-8225. doi:10.3140/bull.geosci.1207.
- ^ Conway Morris, Simon. The Cambrian “explosion”: Slow-fuse or megatonnage?. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2000-04-25, 97 (9). ISSN 0027-8424. doi:10.1073/pnas.97.9.4426.
- ^ Ou, Qiang; Mayer, Georg. A Cambrian unarmoured lobopodian, †Lenisambulatrix humboldti gen. et sp. nov., compared with new material of †Diania cactiformis. Scientific Reports. 2018-09-20, 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-31499-y.
- ^ 9.0 9.1 9.2 Vannier, Jean; Liu, Jianni; Lerosey-Aubril, Rudy; Vinther, Jakob; Daley, Allison C. Sophisticated digestive systems in early arthropods. Nature Communications. 2014-05-02, 5 (1). ISSN 2041-1723. doi:10.1038/ncomms4641.
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 Budd, Graham. A Cambrian gilled lobopod from Greenland. Nature. 1993-08, 364 (6439) [2023-10-27]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/364709a0. (原始内容存档于2023-10-27).
- ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 Chipman, Ariel D.; Edgecombe, Gregory D. Developing an integrated understanding of the evolution of arthropod segmentation using fossils and evo-devo. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2019-10-02, 286 (1912). ISSN 0962-8452. doi:10.1098/rspb.2019.1881.
- ^ Chipman, Ariel D. An embryological perspective on the early arthropod fossil record. BMC Evolutionary Biology. 2015-12, 15 (1). ISSN 1471-2148. doi:10.1186/s12862-015-0566-z.
- ^ 13.0 13.1 Chipman, Ariel D. An embryological perspective on the early arthropod fossil record. BMC Evolutionary Biology. 2015-12, 15 (1). ISSN 1471-2148. doi:10.1186/s12862-015-0566-z.
- ^ Ortega-Hernández, Javier. Homology of Head Sclerites in Burgess Shale Euarthropods. Current Biology. 2015-06, 25 (12). ISSN 0960-9822. doi:10.1016/j.cub.2015.04.034.
- ^ 15.0 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 Park, Tae-Yoon S.; Kihm, Ji-Hoon; Woo, Jusun; Park, Changkun; Lee, Won Young; Smith, M. Paul; Harper, David A. T.; Young, Fletcher; Nielsen, Arne T.; Vinther, Jakob. Brain and eyes of Kerygmachela reveal protocerebral ancestry of the panarthropod head. Nature Communications. 2018-03-09, 9 (1). ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-018-03464-w.
- ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 Chen, Jun-yuan; Ramsköld, Lars; Zhou, Gui-qing. Evidence for Monophyly and Arthropod Affinity of Cambrian Giant Predators. Science. 1994-05-27, 264 (5163) [2023-10-29]. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.264.5163.1304. (原始内容存档于2023-10-29).
- ^ 17.0 17.1 17.2 Lev, Oren; Edgecombe, Gregory D; Chipman, Ariel D. Serial Homology and Segment Identity in the Arthropod Head. Integrative Organismal Biology. 2022, 4 (1). ISSN 2517-4843. doi:10.1093/iob/obac015.
- ^ Moysiuk, Joseph; Caron, Jean-Bernard. A three-eyed radiodont with fossilized neuroanatomy informs the origin of the arthropod head and segmentation. Current Biology. 2022-08, 32 (15). ISSN 0960-9822. doi:10.1016/j.cub.2022.06.027.
- ^ 19.0 19.1 Lan, Tian; Zhao, Yuanlong; Zhao, Fangchen; He, You; Martinez, Pedro; Strausfeld, Nicholas J. Leanchoiliidae reveals the ancestral organization of the stem euarthropod brain. Current Biology. 2021-10, 31 (19). ISSN 0960-9822. doi:10.1016/j.cub.2021.07.048.
- ^ 20.0 20.1 恐虾纲基干类群——克尔凯郭宣扬爪虫(Kerygmachela kierkegaardi). Bilibili. [2023-12-20]. (原始内容存档于2023-12-20) (中文).
- ^ 21.0 21.1 Budd, Graham E. The morphology of Opabinia regalis and the reconstruction of the arthropod stem‐group. Lethaia. 1996-03, 29 (1). ISSN 0024-1164. doi:10.1111/j.1502-3931.1996.tb01831.x.
- ^ Pates, Stephen; Botting, Joseph P.; Muir, Lucy A.; Wolfe, Joanna M. Ordovician opabiniid-like animals and the role of the proboscis in euarthropod head evolution. Nature Communications. 2022-11-15, 13 (1). ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-022-34204-w.
- ^ GODDARD, JEROME. Arthropods, Tongue Worms, Leeches, and Arthropod-borne Diseases. Tropical Infectious Diseases. Elsevier. 1952: 1370–1385.
- ^ Moysiuk, Joseph; Caron, Jean-Bernard. Exceptional multifunctionality in the feeding apparatus of a mid-Cambrian radiodont. Paleobiology. 2021-05-17, 47 (4). ISSN 0094-8373. doi:10.1017/pab.2021.19.
- ^ Young, Fletcher J.; Vinther, Jakob. Onychophoran‐like myoanatomy of the Cambrian gilled lobopodian Pambdelurion whittingtoni. Palaeontology. 2016-11-25, 60 (1). ISSN 0031-0239. doi:10.1111/pala.12269.
- ^ Liu, Jianni; Shu, Degan; Han, Jian; Zhang, Zhifei; Zhang, Xingliang. The LobopodOnychodictyonfrom the Lower Cambrian Chengjiang Lagerstätte Revisited. Acta Palaeontologica Polonica. 2008-06, 53 (2). ISSN 0567-7920. doi:10.4202/app.2008.0209.
- ^ Liu, Jianni; Dunlop, Jason A. Cambrian lobopodians: A review of recent progress in our understanding of their morphology and evolution. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2014-03, 398. ISSN 0031-0182. doi:10.1016/j.palaeo.2013.06.008.
- ^ 520-Million-Year-Old Brains Found in Kerygmachela Fossil. Science. 2018-03-09 [2023-10-28]. (原始内容存档于2023-10-28) (英语).
- ^ DALEY, ALLISON C.; BUDD, GRAHAM E. New anomalocaridid appendages from the Burgess Shale, Canada. Palaeontology. 2010-07-19, 53 (4). ISSN 0031-0239. doi:10.1111/j.1475-4983.2010.00955.x.
- ^ Butterfield, Nicholas J. <0155:lgatio>2.0.co;2 Leanchoilia guts and the interpretation of three-dimensional structures in Burgess Shale-type fossils. Paleobiology. 2002, 28 (1). ISSN 0094-8373. doi:10.1666/0094-8373(2002)028<0155:lgatio>2.0.co;2.
- ^ Taylor, Rod S. A New Bivalved Arthropod from the Early Cambrian Sirius Passet Fauna, North Greenland. Palaeontology. 2002-01, 45 (1). ISSN 0031-0239. doi:10.1111/1475-4983.00229.
- ^ Erwin, Douglas. Faculty Opinions recommendation of An armoured Cambrian lobopodian from China with arthropod-like appendages.. Faculty Opinions – Post-Publication Peer Review of the Biomedical Literature. 2011-03-10 [2023-10-28].
- ^ Van Roy, Peter; Daley, Allison C.; Briggs, Derek E. G. Anomalocaridid trunk limb homology revealed by a giant filter-feeder with paired flaps. Nature. 2015-03-11, 522 (7554). ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature14256.
- ^ 34.0 34.1 Liu, Jianni; Shu, Degan; Han, Jian; Zhang, Zhifei; Zhang, Xingliang. Morpho‐anatomy of the lobopod Magadictyon cf. haikouensis from the Early Cambrian Chengjiang Lagerstätte, South China. Acta Zoologica. 2007-04-19, 88 (4). ISSN 0001-7272. doi:10.1111/j.1463-6395.2007.00281.x.
- ^ Schweig, Eugene S.; Ellis, Michael A. Reconciling Short Recurrence Intervals with Minor Deformation in the New Madrid Seismic Zone. Science. 1994-05-27, 264 (5163). ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.264.5163.1308.
- ^ 36.0 36.1 Vinther, Jakob. Evolution: The arthropod brain — a saga in three parts. Current Biology. 2022-08, 32 (15). ISSN 0960-9822. doi:10.1016/j.cub.2022.06.091.
- ^ Aria, Cédric. The origin and early evolution of arthropods. dx.doi.org. 2021-04-27 [2023-10-28].
- ^ Budd, Graham E.; Telford, Maximilian J. The origin and evolution of arthropods. Nature. 2009-02-01, 457 (7231). ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature07890.
- ^ Kihm, Ji-Hoon; Smith, Frank W.; Kim, Sanghee; Rho, Hyun Soo; Zhang, Xingliang; Liu, Jianni; Park, Tae-Yoon S. Cambrian lobopodians shed light on the origin of the tardigrade body plan. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2023-07-03, 120 (28). ISSN 0027-8424. doi:10.1073/pnas.2211251120.
- ^ Kemp, T.S. The palaeontological evidence. The Origin of Higher Taxa. Oxford University Press. 2015-11-19: 37–46.
- ^ Bergström, J.a.n.; Hou, Xian-Guang. Cambrian Onychophora or Xenusians. Zoologischer Anzeiger - A Journal of Comparative Zoology. 2001-01, 240 (3-4). ISSN 0044-5231. doi:10.1078/0044-5231-00031.
- ^ Daley, Allison C.; Peel, John S. A possible anomalocaridid from the Cambrian Sirius Passet Lagerstätte, North Greenland. Journal of Paleontology. 2010-03, 84 (2). ISSN 0022-3360. doi:10.1666/09-136r1.1.
- ^ Budd, Graham E. 18. Ecology of Nontrilobite Arthropods and Lobopods in the Cambrian. The Ecology of the Cambrian Radiation. Columbia University Press. 2000-12-31: 404–427.
- ^ Liu, Jianni; Shu, Degan; Han, Jian; Zhang, Zhifei; Zhang, Xingliang. Origin, diversification, and relationships of Cambrian lobopods. Gondwana Research. 2008-08, 14 (1-2). ISSN 1342-937X. doi:10.1016/j.gr.2007.10.001.
- ^ Cong, C; Ma, M; Hou, H; Edgecombe, E; Strausfeld, S. Brain structure resolves the segmental affinity of anomalocaridid appendages (project). MorphoBank datasets. 2015 [2023-10-28].
- ^ Ramsköld, Lars. Homologies in Cambrian Onychophora. Lethaia. 1992-10, 25 (4). ISSN 0024-1164. doi:10.1111/j.1502-3931.1992.tb01650.x.
- ^ McCall, Christian R.A. A large pelagic lobopodian from the Cambrian Pioche Shale of Nevada. Journal of Paleontology. 2023-12-13. ISSN 0022-3360. doi:10.1017/jpa.2023.63 (英语).
注释
- ^ (在白质中,起止、行程和功能基本上相同的神经纤维集合在一起形成的纤维束)
|
|
|