寒武纪化石Jianfengia multisegmentalis的脑解剖结构揭示真节肢动物系统发育关系

研究人员通过分析寒武纪化石Jianfengia multisegmentalis的视觉系统和脑结构，发现其神经特征与现存泛甲壳类(Pancrustacea)相似，尽管具有"大附肢"。研究揭示了三个嵌套的视叶神经纤维网(ON1-ON3)和额单眼，结合系统发育分析，证实Jianfengia为全有颚类(total Mandibulata)的姐妹群，而短体"大附肢"类(Leanchoiliidae)为全螯肢类(total Chelicerata)的姐妹群，为真节肢动物演化树提供了独立证据。

　　

在生命演化的长河中，寒武纪大爆发是一个令人着迷的时期，这一时期见证了众多动物门类的突然出现。其中，真节肢动物(Euarthropoda)的起源和早期分化一直是古生物学和演化生物学研究的焦点。然而，关于早期真节肢动物的系统发育关系，特别是那些具有"大附肢"(great appendage)的类群在演化树上的位置，长期以来存在争议。这些神秘的生物究竟是螯肢类(Chelicerata)的祖先，还是有颚类(Mandibulata)的早期代表？它们与现代节肢动物的脑结构有何异同？这些问题对于理解节肢动物的演化历史至关重要。

发表在《Nature Communications》上的这项研究，通过对寒武纪化石Jianfengia multisegmentalis的精细解剖，特别是对其脑结构和视觉系统的分析，为解答这些问题提供了新的线索。研究人员采用了多种技术方法，包括光学显微镜和紫外荧光显微镜成像、神经痕迹的数字重建技术，以及基于120个形态特征的系统发育分析。研究标本来自中国云南澄江生物群的6个化石标本，通过镜像对称重建和计算强度水平分析等方法，成功重建了这种微小节肢动物的脑结构。

研究结果部分，"Jianfengia multisegmentalis及其视觉系统"展示了这种小型节肢动物的整体形态，其躯干由27个同构节段组成，末端为叶片状的尾节。

"前骨片的形态学表明Jianfengia具有单眼/无节幼虫样'眼'"部分揭示了其中线前骨片的结构特征，研究人员将其解释为三个透镜(le)覆盖着色素层(pl)，下方是短柱状的光感受器(re)。

"重建Jianfengia的脑"部分详细描述了研究人员如何通过四种标本的神经痕迹重建这种节肢动物的脑结构。

"Jianfengia与四锥类(Tetraconata)的关系"部分探讨了Jianfengia是否属于泛甲壳类的问题，特别关注了其复眼小眼的Semper细胞数量这一关键特征。

"系统发育推断揭示Jianfengia multisegmentalis是全有颚类的姐妹群"部分展示了基于最大简约法分析的结果，将J. multisegmentalis解析为所有有颚类的基部姐妹群。

研究结论和讨论部分强调，这项研究为23年前提出的假说提供了独立证据，即"大附肢"形态定义了真节肢动物生命树的两个分支的早期主干。通过比较现存和寒武纪节肢动物的脑结构，研究人员发现非分节脑域(ce1-ce3)的保守顺序、谱系特异的神经纤维网和相关感觉特征是真节肢动物系统发育关系解析的有力工具。

这项研究的重要意义在于，它不仅揭示了Jianfengia作为全有颚类姐妹群的特殊地位，还表明"大附肢"不仅是螯肢类螯肢的祖先，也是有颚类多节单枝触角的祖先。这些发现为我们理解节肢动物的早期演化提供了新的视角，展示了神经解剖学特征在解决深部分歧中的强大潜力。