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长期以来,球接子目(Agnostina)角质层结构存疑,此前认为是单层。研究人员对其开展角质层结构研究,分析多个科代表物种后发现,角质层由两或三层构成,与螯肢动物更相似,为探究其演化及亲缘关系提供关键线索。
在神秘的古生物世界里,球接子目(Agnostina)曾是海洋中的 “小精灵”。这些微型、盲眼的浮游或游泳底栖节肢动物,在寒武纪中期和晚期遍布各个古海洋,是重要的指示化石。然而,尽管自 1818 年起,人们对它们的研究已历经两个多世纪,且有大量的化石材料,但关于球接子目的角质层结构,却一直迷雾重重。
过去,研究主要集中在少数几个物种,如 Agnostus pisiformis、Homagnostus obesus 等。早期研究认为,球接子目的外骨骼由一层薄的角质层构成,厚度仅 5 - 15μm,且形态描述不一,有层状、棱柱形或不规则镶嵌状等说法。在 H. obesus 中,还发现其反向(“内脏”)侧有未知功能的空腔或凹坑。但这些研究都未明确角质层究竟是单层还是多层结构。与其他结构复杂、通常由多层(包括产生角质层的皮下组织、上表皮、外表皮、内表皮)且除毛孔外还有丰富感觉器官的节肢动物角质层相比,球接子目的角质层被认为简单、单层,有时还带有小孔,这一观点显然与其他节肢动物的情况形成鲜明对比。
为了揭开球接子目角质层结构的神秘面纱,探究其在演化过程中的意义,研究人员踏上了探索之旅。此次研究未明确提及研究机构,研究人员针对球接子目角质层结构展开深入研究。研究发现,球接子目的角质层并非简单的单层结构,而是由两或三层构成。这一发现打破了以往的认知,为理解球接子目的演化和系统发育关系提供了关键线索,对古生物学和节肢动物演化研究意义重大,相关研究成果发表在《Arthropod Structure 》上。
研究人员在技术方法上,主要采用扫描电子显微镜(Tescan Vega,产自捷克布尔诺)对样本进行观察。样本均采集自东西伯利亚的 Chekurovka 剖面,该剖面的上寒武纪地层标本库为研究提供了丰富的材料,整个样本库约有 700 个头甲和尾甲。研究人员放弃了传统的薄切片制备方法,原因在于许多标本的断裂面显示角质层微观结构保存稀少,为避免破坏珍贵样本,他们选择直接观察样本的断裂面。
球接子目角质层结构研究
研究人员对球接子目多个科的代表物种进行了详细研究。在研究 Pseudagnostidae 科的 Pseudagnostus aff. idalis 时,发现大型尾甲 5862/10 的外骨骼显示出两层结构。外层在边界沟后部和边界左边缘小部分区域保存,其表面呈现多边形图案,多边形大小约 15μm,由 0.5 - 0.8μm 的晶体组成的脊线勾勒,还有多个凹坑,厚度约为一定数值(原文未提及具体厚度)。此外,对其他科代表物种的研究也发现了类似的多层结构特征。
在分析球接子目角质层时,区分真正的角质层和蜕皮在岩石表面留下的印记至关重要,尤其是对于内层。因为外层下方的表面可能并非真正的角质层,而是蜕皮内脏面的铸型。不过,外层下方存在的多边形裂缝对这一解释提出了挑战。
研究结论
通过对球接子目角质层断裂面的成像研究,而非传统的薄切片制备方法,研究人员获得了关于球接子目角质层结构的新认知。球接子目的角质层由两或三层不同的结构组成。外层包含两个亚单位:最上层是由小晶体构成的薄且易侵蚀部分,下层是较厚的层状结构主体部分。外层与中间(过渡)层紧密相连或融合,中间层由堆叠的薄片构成。内层是最薄的一层,表面有均匀的浅凹坑,每个凹坑中心有短钉,还有无边缘或有时有边缘的小孔,内层最内侧部分呈菱形网格状。
此外,研究还发现球接子目角质层在演化过程中,中间层和内层厚度逐渐减小,外层相对变厚。这种结构特征的变化可能与球接子目的微型化有关。同时,对比其他节肢动物,球接子目的角质层与螯肢动物更为相似,这为研究球接子目的亲缘关系提供了重要线索。
此次研究突破了以往对球接子目角质层简单结构的认知,为古生物学家深入了解球接子目在节肢动物演化树中的位置提供了有力证据。其独特的角质层结构不仅反映了自身的演化历程,也为研究整个节肢动物类群的演化提供了关键参考,在古生物学和演化生物学领域具有不可忽视的重要意义,有望推动相关领域的进一步研究和探索。