琥珀中发现5.4亿年前介形虫的巨型精子化石
2020-09-19 09:47:00   来源:化石网   评论:0 点击:

介形虫交配行为复原图(杨定华绘制)不同介形虫的三维复原图介形虫有性生殖器官对比图(左为化石,右为现代类群):a和b:抱握器;c和d:卵的横截面;e和f:精子泵;g和h:介形虫的精子;i和j:半阴茎;k和l:介


介形虫交配行为复原图(杨定华绘制)



不同介形虫的三维复原图



介形虫有性生殖器官对比图(左为化石,右为现代类群):a和b:抱握器;c和d:卵的横截面;e和f:精子泵;g和h:介形虫的精子;i和j:半阴茎;k和l:介形虫精子细节结构

(化石网整理)据俄罗斯卫星网:科学家首次发现5.4亿年前生活在地球上的介形虫的巨型精子化石,这是地球上已知最古老生物的生殖细胞。
 
生物的软体组织经过数百万年的时间通常不易保存。但这次研究人员很幸运,他们发现的化石以贝壳的形状,保存在一块琥珀中。树脂本身也成为化石,但研究人员成功将琥珀熔化。研究发现,这块琥珀中包含39个几乎完整的介形虫。
 
据科学家在《皇家学会会刊》上发表的一篇文章,这些介形虫中包括雄性、雌性和幼虫。软体组织和精子都被保存下来,年代可以追溯到1亿年前。
 
古生物学家研究对比了此次发现的介形虫和目前生存的介形虫,并借助X光获得高分辨率的三维图像。科研人员最终发现了雌性的储精囊和生殖细胞本身。
 
研究人员表示:“我们的研究结果表明,与形态学适应性相关的生殖行为方式至少已有一亿年没有改变,这是进化停滞的一个重要例子。此次的发现使动物化石精子的最早年代向前推进了一倍。此外,这一发现还证明,琥珀能够保存无脊椎动物的软体组织,而其他沉淀环境很少发现这些软体组织。”
 
相关报道:琥珀中发现的巨型精子被认为是已知最古老的动物精子 距今约1亿年
 
(化石网整理)据cnBeta:外媒New Atlas报道,研究人员发现了已知最古老的动物精子样本,可以追溯到1亿年前。他们在一枚琥珀中发现了几十只被称为介形虫的水生微型甲壳类动物,但它们拥有巨型精子,其长度至少相当于介形虫体长的三分之一。
 
介形虫化石标本是最常见的化石门类,从奥陶纪一直延伸到现在,时间跨度超过4.8亿年。但通常情况下,只有坚硬的钙化壳才会被保留下来,而较软的组织被证明是非常罕见的。这让新发现变得相当惊人。研究人员发现这枚琥珀中保存了39个介形虫化石标本,包括雄性、雌性和幼虫,以前所未有的细节保存了它们的生殖器官。
 
研究小组使用高分辨率显微断层扫描技术来分析琥珀,并为它们鲜见的软体部位创建3D模型,以更好地了解这些小动物。事实证明,雄性介形虫有一个钩状抱握器,它们用它来抓住雌性,同时将半阴茎伸入雌性个体内。雄性通过曾克氏器将巨型精子送入雌性体内。琥珀实际上保存了这些生物的细节,研究人员能够看到雌性储精囊的精子。
 
研究人员指出,现代介形虫仍然以非常相同的方式进行交配,这意味着这种机制在1亿多年的时间里一直没有改变。研究小组表示,在这个年龄段,这些是有史以来发现的最古老的动物精子样本,大约比之前的记录提前了至少5000万年。
 
该研究发表在英国《皇家学会会刊B辑》上。
 
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(化石网整理)据中国科学院南京地质古生物研究所:介形虫是一类具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物,在地球上已经生存了将近5亿年。地层中保存其双瓣壳的化石非常丰富,但其软体部分通常不易保存。最近,来自中、德、英的研究团队,利用高分辨率显微断层扫描技术对产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石标本进行了研究,表明介形虫利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在,同时该结果也使已知最早的动物精子记录提前了至少5000万年。相关研究成果于2020年9月16日作为封面论文在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》(Proceedings of the Royal Society B)上。
 
介形虫是一种具双瓣壳的水生微型甲壳类物,大小通常1 毫米左右。自奥陶纪以来,介形虫就是地质记录中最丰富的节肢动物化石之一。介形虫化石不仅具有重要的生物地层学意义,是油气勘探中不可或缺的化石门类之一,而且在古环境重建和生物演化研究中也扮演着重要的角色。然而,绝大多数介形虫化石只保存有钙化的壳,软体部分(附肢和身体等)通常难以保存下来。但这些软体结构往往能够提供许多重要的古行为学信息,如生殖行为。
 
近日,中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的王贺博士和王博研究员等,与德国和英国科研人员合作,首次报道了产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石。
 
该枚琥珀重0.676克,长17.5毫米、宽13.5毫米、厚4毫米,共保存了39个介形虫化石标本。介形虫个体最大0.59毫米,最小0.24毫米。这些介形虫归属于三个不同的类群,并含有从幼年到成年的较完整的发育序列。通过与现生介形类的生活环境对比,研究认为这些介形虫当时生活在靠近海边的泻湖环境中。
 
研究团队利用高分辨率显微断层扫描技术(显微CT)对其中的11个标本进行分析,通过近一年的高精度三维图像重建工作,精细还原了这些介形虫的壳体和软躯体(包括附肢、抱握器、曾克氏器(精子泵)、半阴茎、储精囊、卵和巨型精子)的形态特征。基于化石功能形态学分析和现生介形虫的形态和生态学观察,研究认为其中一类化石介形虫在进行有性生殖时,雄性通过钩状抱握器抓住雌性并将半阴茎伸入雌性个体内,交配中,雄性通过曾克氏器(精子泵)将巨型精子送入雌性体内。曾克氏器因其具有发达的肌肉和螺纹状的刺,极易从现生个体中发现。巨型精子将储存在雌性储精囊内,随后精子开始具有活性完成受精过程。
 
本研究首次在白垩纪介形虫化石中发现现介形虫的巨型精子,其长度至少相当于介形虫体长的三分之一。该发现也是已知最早的动物精子记录,将其化石记录提前了至少5000万年。该化石研究表明与现代介形虫有性生殖相关的生殖器官(如抱握器、曾克氏器等)至少在白垩纪中期就已形成,其形态特征在一亿年间没有发生改变,同时也进一步表明介形虫的这种利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在,为生殖行为的演化停滞现象提供了一个重要实例。本研究还认为这种包含巨型精子的复杂生殖行为提高了介形虫交配的成功率,促进了非海相介形类在晚中生代的辐射演化。
 
本研究工作由中国科学院、科技部和国家自然科学基金委资助。南京古生物所吴素萍协助完成显微CT实验,杨定华绘制了生态复原图。
 
论文信息:Wang H, Matzke-Karasz R, Horne DJ, Zhao X, Cao M, Zhang H, Wang B. 2020 Exceptional preservation of reproductive organs and giant sperm in Cretaceous ostracods. Proceedings of the Royal Society B 20201661. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2020.1661.

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