中科院8月18日Nature文章,深入分析盔甲鱼类化石

中国教育装备采购网2011-08-19 10:14围观442次我要分享

  

中科院8月18日Nature文章,深入分析盔甲鱼类化石

 

  中国教育装备采购网讯:据上海研吉生物科技有限公司消息,来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,英国布里斯托大学等处的研究人员通过对一类已灭绝的无颌脊椎动物的头部进行同步辐射X-射线断层扫描研究,发现了脊椎动物颌骨的秘密,为解析大脑和感觉器官重组进化提供了重要线索。这是第一次提出了有颌脊椎动物进化起源步骤的实体证据,这一研究成果公布在8月18日公布的Nature杂志上。

  文章的通讯作者是中科院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员,以及布里斯托大学的Philip C. J. Donoghue,其中朱敏研究员早年毕业于南京大学,主要从事早期脊椎动物的起源、演化及相关生物地层学研究。在不断发现新化石的基础上,对古生代鱼类各大主要门类都作了深入研究。近年来,他领导的课题组致力于对硬骨鱼类起源、早期演化以及四足动物起源的研究,并取得了多项进展,在英国Nature杂志上发表了5篇论文。文章第一作者是中科院古脊椎动物与古人类研究所盖志琨。

  几乎所有现存脊椎动物都有颌骨,少数没有的(七鳃鳗和八目鳗)在其他方面非常专门化,以至于要了解颌骨是怎样形成的都有困难。

  在这篇文章中,研究人员以化石盔甲鱼类(galeaspid)作为研究对象,深入分析了这种已灭绝的无颌脊椎动物的,4亿年前的脑部化石,从中发现了一个有趣的中间形态:现代无颌鱼类以及大部分化石无颌鱼类都有一个位于中间的鼻孔,但盔甲鱼类有成对的鼻囊,就像有颌脊椎动物那样,这样便将“脸部”中间的位置腾了出来,从而使这里能够长出颌骨来。

  盔甲鱼类是无颌类的一个重要支系,头甲一块,具腹甲,无发电区,感觉沟发育,胸角一对或两对。化石很丰富,地区性色彩极浓,产于中国南方地区、塔里木盆地西北缘、宁夏和越南北部的志留系与泥盆系,具有重要的生物地层和古动物地理意义。

  这项研究采用了瑞士同步辐射光源SLS(Swiss Light Source)进行深入的X射线分析,这一光源属于第三代同步辐射光源,位于瑞士保罗谢尔研究所PSI(Paul Scherrer Institute)。SLS的设计优先考虑的是初级电子束和次级光子束的高亮度、宽波段和稳定的温度条件。SLS的主要组成部分是能量为2.4电子伏特的电子储存环(周长288米)。它提供了高亮度光子束用于材料科学、生物学和化学研究。

  SLS的建造是瑞士科学政策的一个里程碑,也是PSI多学科研究发展和研究设施互补的标志。在这篇文章中,研究人员就利用这一光源揭示了动物大脑和感觉器官的形状。

  (生物通:万纹)

  原文摘要:

  Fossil jawless fish from China foreshadows early jawed vertebrate anatomy

  Most living vertebrates are jawed vertebrates (gnathostomes), and the living jawless vertebrates (cyclostomes), hagfishes and lampreys, provide scarce information about the profound reorganization of the vertebrate skull during the evolutionary origin of jaws1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. The extinct bony jawless vertebrates, or ‘ostracoderms’, are regarded as precursors of jawed vertebrates and provide insight into this formative episode in vertebrate evolution8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Here, using synchrotron radiation X-ray tomography15, 16, we describe the cranial anatomy of galeaspids, a 435–370-million-year-old ‘ostracoderm’ group from China and Vietnam17. The paired nasal sacs of galeaspids are located anterolaterally in the braincase, and the hypophyseal duct opens anteriorly towards the oral cavity. These three structures (the paired nasal sacs and the hypophyseal duct) were thus already independent of each other, like in gnathostomes and unlike in cyclostomes and osteostracans (another ‘ostracoderm’ group), and therefore have the condition that current developmental models regard as prerequisites for the development of jaws1, 2, 3. This indicates that the reorganization of vertebrate cranial anatomy was not driven deterministically by the evolutionary origin of jaws but occurred stepwise, ultimately allowing the rostral growth of ectomesenchyme that now characterizes gnathostome head development1, 2, 3.

  作者简介:

  朱敏

  男,1965年10月生,博士。1984年获南京大学地质系古生物地层专业学士学位,1987年获中国地质科学院研究生部(中国地质大学)古生物地层专业硕士学位,1990年获中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古脊椎动物学博士学位。先后在中国地质博物馆、法国巴黎自然历史博物馆、德国柏林自然博物馆和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所从事研究工作。现任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、研究员,中国古生物学会副理事长,中国地质学会理事,国际地层委员会泥盆系分会投票委员,英国伦敦林奈学会会员,国际地质对比计划IGCP491项目主席,西北大学兼职教授,《古生物学报》和《古脊椎动物学报》编委,中央国家机关青联委员,国际地层委员会泥盆系分会投票委员。

  主要从事早期脊椎动物的起源、演化及相关生物地层学研究。在不断发现新化石的基础上,对古生代鱼类各大主要门类都作了深入研究。近年来,领导的课题组致力于对硬骨鱼类起源、早期演化以及四足动物起源的研究,并取得了多项进展,在英国Nature杂志上发表了5篇论文。课题组研究的4亿年前的斑鳞鱼为解开硬骨鱼类起源之谜提供了重要线索。课题组发现的中国螈是鱼石螈类化石是亚洲的首次发现,扩大了泥盆纪四足动物的古地理分布区域,将促使研究者重新审视四足动物起源、早期演化与扩散的已有假说。参与了对最早脊椎动物化石的研究。近年承担了国家科技部、国家自然科学基金委员会和中国科学院各类科研项目多项。1999年获中国科学院青年科学家奖二等奖,"中国科学院优秀青年"称号;2000年被授予"中央国家机关杰出青年"称号,获政府特殊津贴;2002年获"中国青年五四奖章"。并曾获中国科学院自然科学奖一等奖、中国高校自然科学奖一等奖和国家自然科学奖二等奖。1999年获国家杰出青年基金资助。

来源:上海研吉生物科技有限公司作者:上海研吉生物科技有限公司

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