寒武紀節肢動物繁殖的演化權衡 基于瓦普塔蝦類化石標本的研究
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寒武紀兩種瓦普塔蝦類節肢動物在孵育繁殖策略上表現出演化權衡。物繁瓦普上為寒武紀早期的演化研究卵形川滇蟲，下為寒武紀中期的權衡菲爾德瓦普塔蝦。（歐強 設計/王曉東 繪制）
“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）化石
（計算機斷層掃描技術（MICRO-CT）對“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）卵的重建圖）
卵形川滇蟲（Chuandianella ovata）與菲爾德瓦普塔蝦（Waptia fieldensis）的孵育行為。（A,石標B）卵形川滇蟲（ELEL-SJ081254A）及線條解釋圖。（C,寒武D）菲爾德瓦普塔蝦（ROMIP 63357）及卵簇局部放大。（E,紀節基于F）菲爾德瓦普塔蝦（ROMIP 63354）及卵簇局部放大
（神秘的地球uux.cn報道）據玉溪師范學院新聞網（張帆）：玉溪師范學院與中國地質大學（北京）、西北大學、肢動殖云南大學、物繁瓦普法國里昂第一大學等中外聯合科研團隊在4月29日出版的演化研究最新一期美國《科學·進展》（Science Advances）上發表論文“Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods”，論文基于對我國澄江生物群及加拿大布爾吉斯頁巖生物群的權衡一千多枚寒武紀瓦普塔蝦類節肢動物化石標本的研究，論證了已知最早的演化權衡現象，并提出權衡這種可塑性演化規律對于節肢動物走向巨大成功，扮演了重要的角色。
“權衡”在現代生物的生命史策略演化中扮演著關鍵的角色。每一個生物所獲取的資源（能量、時間、武漢外圍上門（武漢外圍預約）電話微信180-4582-8235提供高端外圍上門真實靠譜快速安排不收定金見人滿意付款空間等）是有限的，它需要“權衡”有限資源的優化配置，合理利用到身體的各種不同結構，以達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態。生物學家將近緣物種之間出現的表型此消彼長的可塑性演化現象稱為“演化權衡”。權衡是現代生物學家研究的重要課題，但在化石記錄中一直難覓蹤影。該項研究將演化權衡追溯到了距今五億兩千多萬年前的寒武紀時期。
瓦普塔蝦科（Waptiidae）為節肢動物一個已絕滅的原始類群，與現代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石在中國華南寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有記錄。幾年前，國外研究者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”（Waptia fieldensis）攜卵現象，論證了瓦普塔蝦有類似現代甲殼動物的孵育行為。論文基于澄江生物群中隸屬瓦普塔蝦科的“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）共計1020枚化石標本的觀察，發現其中4枚保存了精美的受精卵，部分卵還保存有胚胎的證據。這些卵被母體攜帶在左右雙瓣殼內表面，在它們孵化過程中提供物理性保護并保障營養物質及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
研究發現，卵形川滇蟲攜帶的卵數量普遍多，最多者總數可達100顆以上，但直徑普遍小（均為0.5毫米左右）；形成鮮明對比的是，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍都少，最多者僅為25顆卵，但直徑都很大（普遍大于2毫米）。這些孵育性狀的鮮明對比，揭露了這兩種近緣節肢動物的繁殖策略發生了明顯改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同生態環境的適應性演化。它們在后代的數量-質量之間進行了“權衡”——“多子多福”興于寒武紀早期，而“優生優育”則在寒武紀中期受到青睞。本項研究展現了演化權衡在寒武紀干群甲殼類動物中的清晰記錄；早期節肢動物得以輻射演化、大量繁盛，權衡機制可能曾經扮演了非常重要的角色。
陳愛林認為澄江化石是研究寒武紀物種多樣性和生態多樣性現象起源最珍貴的化石寶庫，未來仍然具有重要研究潛力。該項研究我校陳愛林博士與中國地質大學歐強教授為共同通訊作者。這項研究得到中國國家自然科學基金委員會、中國教育部及外專局“111計劃”、德國洪堡基金會等機構的聯合資助。
Science Advances 雜志為全球著名學術期刊《Science》子刊，2019年中科院期刊分區為1區，影響因子12.804。
論文引用：Q. Ou, J. Vannier, X. Yang, A. Chen, H. Mai, D. Shu, J. Han, D. Fu, R. Wang, G. Mayer, Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods. Sci. Adv. 6, eaaz3376 (2020)
全文獲取地址：https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaaz3376
相關報道：寒武紀節肢動物孵育策略之演化權衡
（神秘的地球uux.cn報道）據中國地質大學（北京）：每一個生物在生命周期內獲取的能量、時間、空間等資源都是有限的。它需要“權衡”有限資源的充分利用，優化配置后“投資”到身體各種性狀中，以達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態。以我們人類（Homo sapiens）為例，父母親通常需要在后代的數量和質量之間進行權衡——如果大量生育、粗放地撫養眾多后代，則對每個孩子投資不足，導致部分后代營養不良甚至夭折、或成年后生存狀況不佳；如果僅生育、精心培養少數后代，則可保障每個孩子都有較高的存活率及生活質量。
權衡（Trade-offs）在現代生物的生命史策略演化中扮演著重要的角色。生物學家將近緣物種之間出現的表型此消彼長的可塑性演化規律稱為“演化權衡”。權衡法則遍行于生命世界，是現代生物學家研究的重要課題，但在化石記錄中一直難覓蹤影。
近日，我校地球科學與資源學院、早期生命演化實驗室歐強教授與西北大學舒德干教授、韓健研究員等通過對隸屬瓦普塔蝦科（Waptiidae）的一千多枚寒武紀原始節肢動物的研究，將生物“演化權衡”自然法則的起源追溯到了寒武紀早期。該成果發表于美國綜合性學術期刊《科學·進展》（Science Advances）。
瓦普塔蝦科（Waptiidae）為泛甲殼類節肢動物一個已絕滅的原始類群，與現代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石記錄在中國華南寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有發現。2016年，國外學者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”（Waptia fieldensis）攜卵現象，論證了瓦普塔蝦有類似現代甲殼動物的孵育行為。歐強團隊基于澄江生物群“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）1020枚化石標本觀察，論證了該物種與菲爾德瓦普塔蝦的親緣關系非常近，并發現其中4枚保存了受精卵，部分卵內還保存有胚胎的證據。母體將卵攜帶在左右雙瓣甲殼的內表面，在孵化過程中提供物理性保護并保障營養物質及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
此外，研究人員發現，卵形川滇蟲攜帶的卵數量普遍多（最多者總數達100顆以上），但直徑普遍小（均為~0.5毫米）；與此形成鮮明對比的是，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍少（最多者僅為25顆卵），但直徑普遍大于2毫米。這兩種孵育性狀（卵徑-卵數）明顯的負相關性指示了這兩種瓦普塔蝦的繁殖策略發生了明顯的改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同時期、不同生態環境的適應性演化。
相比卵形川滇蟲，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵明顯碩大，兩者單個卵的體積相差約60倍。卵大者，卵黃含量更多。卵黃內含有豐富的蛋白質、脂肪、礦物質和維生素，是母體提供給后代胚胎發育所需的營養物質。因此，菲爾德瓦普塔蝦的卵營養儲備更豐富，胚胎發育更好，幼體則更健康，存活率也更高。從演化角度來看，這兩個近緣節肢動物在后代的數量-質量之間進行了“權衡”——“多子多福”興于寒武紀早期，而“優生優育”則在寒武紀中期受到青睞。該研究展現了演化權衡在寒武紀節肢動物中的清晰記錄，論證了權衡機制自寒武紀以來就一直普遍作用于生命演化當中；此外，寒武紀節肢動物在繁殖策略上的演化權衡，對于該門類走向巨大成功，可能扮演了重要角色。
上述研究成果發表于國際學術期刊《Science Advances》：Ou, Q.*, Vannier, J., Yang X.F., Chen, A.L.*, Mai H.J., Shu, D.G., Han, J., Fu, D.J., Wang, R., Mayer, G., 2020. Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods. Science Advances. 6, eaaz3376. DOI: 10.1126/sciadv.aaz3376, 2020. [IF=13.267]
全文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/advances/6/18/eaaz3376.full.pdf
相關報道：中國學者論證最早生命演化權衡現象
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（池涵 熊曉芬）：在漫長的生命演化歷程中，每一個生物所能獲取的資源（能量、時間、空間等）是有限的。為了能達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態，生物要充分利用有限的資源，優化配置到身體的各種性狀。這種近緣物種之間出現的表型此消彼長的可塑性演化現象被稱作“演化權衡”。權衡是現代生物學家研究的重要課題，但是因為缺少化石記錄，使得人們對其在早期生命演化中的所起到的作用和影響知之甚少。
中國科學家歐強、韓健和舒德干等人通過對寒武紀節肢動物孵育行為的研究，論證了已知最早的演化權衡現象，并提出在早期節肢動物走向輻射演化并大量繁殖的過程中，“權衡”機制可能曾經扮演了非常重要的角色。
這支來自中國地質大學（北京）、西北大學、云南大學、玉溪師范學院等高校的聯合科研團隊對我國澄江生物群及加拿大布爾吉斯頁巖生物群的1000多枚寒武紀瓦普塔蝦類節肢動物化石標本進行了研究，團隊發表在4月29日出版的《科學·進展》上的研究成果，將演化權衡追溯到了距今5.2億年前的寒武紀時期。
瓦普塔蝦科是節肢動物一個已絕滅的原始類群，與現代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石在中國寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有記錄。
歐強、韓健、舒德干等研究人員基于澄江生物群中隸屬瓦普塔蝦科的“卵形川滇蟲”共計1020枚化石標本的觀察，發現其中4枚保存了精美的受精卵，部分卵還保存有胚胎的證據。這些卵被母體攜帶在左右雙瓣殼內表面，在它們孵化過程中提供物理性保護并保障營養物質及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
歐強介紹說，幾年前曾經有國外研究者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”攜卵現象，論證了在距今5.08億年前，瓦普塔蝦就有類似現代甲殼動物的孵育行為。歐強等人發現，卵形川滇蟲攜帶的卵數量普遍多，最多者總數可達100顆以上，但直徑普遍小（均為0.5毫米左右）；而菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍都少，最多者僅為25顆卵，但直徑都很大（普遍大于2毫米）。這些孵育性狀的鮮明對比，揭露了這兩種近緣節肢動物的繁殖策略發生了明顯改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同生態環境的適應性演化。
“從演化的角度來看，它們在后代的數量—質量之間進行了‘權衡’。”歐強笑著說。研究表明，在寒武紀早期，生物還是追求“多子多福”；而到了寒武紀中期，“優生優育”顯然更受到青睞。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz3376