8月4日,云南大學——云南省古生物研究重點實驗室侯先光教授、劉煜博士聯合德國科學家,在Nature出版集團旗下科技期刊Scientific Reports(影響因子:5.578)發表題為“When a 520 million-year-old Chengjiang fossil meets a modern micro-CT -a case study”的研究論文,首次報道了利用微型CT研究呈3維立體保存的澄江節肢動物化石,并揭示了埋葬在巖石里的動物身體構造細節。侯先光教授為論文通訊作者、劉煜博士為第一作者。
被列為世界自然遺產的云南寒武紀澄江動物化石群中保存有大量精美的節肢動物化石。到目前為止,對這類一定程度上呈3維立體保存的化石的研究主要是通過用鋼針在顯微鏡下對埋葬節肢動物化石的巖石進行仔細修理解剖、剝離覆蓋在動物構造表面上的圍巖以揭示埋葬在其內的軟軀體及附肢構造等細節。此研究手段不僅需要投入大量的時間,還在一定程度上破壞了這些珍稀化石標本原有的構造細節。另外,這一傳統的研究手段也難以完整揭示保存在圍巖石中的動物化石的所有構造細節。
寒武紀澄江動物群的節肢動物一直以來被科學家們認為是現生節肢動物(例如蜘蛛、蝦、蜈蚣、昆蟲)的祖先型動物,而現生節肢動物一直以來都是地球上物種數量最為豐富的動物類群。因此,對澄江早期節肢動物的深入研究將直接影響到科學界對節肢動物這一大門類的早期進化歷史的認識。澄江動物群1984年被發現以來,由于傳統研究手段的限制,在大部分情況下研究人員都只能從顯示在化石表面上保存的構造對這類動物進行研究。近年來,侯先光教授團隊的研究人員都在致力于如何應用先進的研究手段和方法全面認識化石標本所蘊含的全部信息,包括近兩年內在國際頂尖學術雜志Nature及其子刊發表的奇蝦和其他節肢動物的神經系統和節肢動物心血管循環系統等研究。
此次,侯先光教授研究團隊利用X光可以完全穿透保存有澄江化石的巖石石塊,以及澄江化石動物構造細節與圍巖對X光吸收程度不同等特性,使用微型CT設備對一枚外形酷似蝦的澄江節肢動物化石標本進行了X光掃描,揭示了埋葬在巖石表面之下1毫米深度位置的動物身體構造細節。
這些構造細節呈現在其他構造之下,用傳統的顯微鏡下鋼針解剖方法無法將其暴露,致使對于動物原有構造細節認識的局限性和不完整性。另一方面,這些構造細節對于研究人員可靠鑒別該化石物種提供了關鍵的信息,包括動物頭甲上獨特的眼孔、由眼孔向頭甲邊緣延伸的細縫、身體中部個體節的側肋等。由于研究的這枚標本保存的特殊性,利用傳統的研究方法也難以鑒別該化石標本的分類。但是利用X光掃描所揭示的這些細節構造幫助研究人員最終將該化石物種鑒別為澄江動物群中獨有的鏡眼海怪蟲(Xandarella spectaculum)。研究人員同時還表示,此技術可以廣泛應用于澄江動物群里呈3維立體保存的節肢動物和他動物類群的標本的研究當中。甚至還可能推廣到跟澄江化石標本保存類似的其他動物群標本的研究中,包括加拿大落基山中寒武世布爾吉斯頁巖動物群新發現的采集點中所發現的化石標本。
此次基于世界自然遺產澄江化石的創新性研究,開啟了重新認識研究寒武紀生命大爆發時期澄江動物化石群和類似動物化石群中節肢動物及其他呈3維立體保存的動物化石的新時代,具有較為重大而深遠的科研意義。(通訊員:李哲)