云南大学最新Nature文章

中国教育装备采购网2013-10-18 16:36围观18063次我要分享

  来自英国自然历史博物馆,云南大学等处的研究人员发表了题为“Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod”的文章,在中国西南地区昆明附近著名的澄江区域,发现了一种3厘米长的动物(一英寸多一点)化石,这种动物具有已知最早的完整的神经系统。这一研究成果公布在10月17日Nature杂志上。

  文章的通讯作者分别是云南大学的侯先光教授,以及英国自然历史博物馆的Gregory D. Edgecombe教授,其中侯先光教授主要从事澄江动物群的研究,是澄江生物群化石的发现者,现任云南大学教授,云南省古生物研究重点实验室主任。

  早在1984年,侯先光教授等人就在云南省澄江县帽天山早寒武世地层内(5.3亿年前)发现了闻名于世的澄江动物化石群。该动物化石群的发现被世界科学界称为“二十世纪最惊人的发现之一”,世界科学家把该化石群评价为“永远是科学的大厦”,为早期生命科学研究开辟了一个重要的创新性研究领域。

  头部神经系统

  最新发现的这一动物化石也属于澄江动物化石群,是螯肢亚门(chelicerates,包括蜘蛛,蝎子等)的祖先,在大约五亿年前与其他节肢动物,如昆虫,甲壳类动物和千足虫产生了分支。

  这种动物存活于5.20亿年前的海洋中,是称为megacheirans(希腊文为巨大附肢)的海洋节肢灭绝动物——Alalcomenaeus。“我们现在知道,megacheirans与今天的马蹄蟹和蝎子具有非常相似的中枢神经系统”,文章作者Nicholas Strausfeld表示,“这意味着蜘蛛和它们的‘亲属’的祖先,与下寒武纪甲壳类动物的祖先比邻生活。”

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  (图片显示的是Alalcomenaeus化石样本的头部区域显微镜成像结果,不同的颜色揭示了化学元素的分布,其中铜显示为蓝色,铁为品红,CT扫描为绿色。铁和CT的交汇处就是神经系统)

  Alalcomenaeus是一种头甲背视形状成近似等边梯形的动物,具有一对类似于L.iilecebrosa的茎状眼,头部具有一对三分叉的大附肢,具有11个躯干体节,尾节扁平宽大。

  技术手段

  这一研究组采用了不同的成像技术对这一化石进行了分析,其中充分利用了化石形成过程中神经系统里的铁元素选择性积累的原理。

  为了观察到神经结构,研究人员采用了计算机断层扫描(computed tomography ,CT)技术,这是一种能重构样品中三维特征的技术。但是“CT扫描无法明确的显示神经系统的轮廓,”Strausfeld说,“而激光扫描技术却能绘制出虽然不完美,但是比较精确的神经系统中铁沉积的化学元素分布。”

  之后,研究人员又通过先进的成像扫描技术,首次利用CT扫描的绿色覆盖铁沉积扫描的品红色,再减去两者颜色。

  “我们剔除了两者扫描中都不存在的图像数据,”Strausfeld解释道,“在两个重叠的情况下,品红色和绿色彼此相加,揭示出了神经系统(白色结构),然后我们再倒推回来”。

  “现在白色结构显示为黑色,”Strausfeld说,“从而这个美丽的中枢神经系统以令人吃惊的细节显示了出来。”

来源:上海浩洋生物科技有限公司作者:上海浩洋生物科技有限公司

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