在1600万年前的多米尼加琥珀中发现缓步动物(水熊)的新物种

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缓步动物,也被称为水熊,是一群富有魅力的微观无脊椎动物,以其在极端条件下生存的能力而闻名。一个著名的例子是2007年的太空之旅,在那里缓步动物暴露在太空真空和有害的电离太阳辐射中,返回地球后仍然设法生存和繁殖。缓步动物在世界上所有的大陆和不同的环境中都有发现,包括海洋、淡水和陆地。

缓步动物在五次显生宙大灭绝事件中都存活了下来,但最早的现代模样的缓步动物只有在白垩纪,大约8000万年前。尽管它们有着悠久的进化历史和全球分布,但缓步动物化石记录却极其稀少。由于它们的微小尺寸和非生物矿化体,缓步类化石化的可能性很小。

在一篇将于2021年10月6日发表的论文中英国皇家学会学报B研究人员描述了一个新的具有现代外观的缓步动物化石,它代表了一个新属和新物种。该研究使用共聚焦激光显微镜获得了重要解剖特征的高分辨率图像,有助于系统发育分析,建立化石的分类位置。

腹侧位图

左图:在光学显微镜下透射光观察(上),在共聚焦激光显微镜下自体荧光观察(下)。右图(上)瞬变显微镜下透射光观察和共聚焦激光显微镜下自体荧光观察(下)。图片来源:Marc A. Mapalo

新化石Paradoryphoribius chronocaribbeus是迄今为止第三个被充分描述和正式命名的缓步动物琥珀化石。另外两个完全被描述成现代模样的缓步动物化石是Milnesium swolenskyiBeorn leggi它们都是在北美的白垩纪琥珀中发现的。帕拉多里比乌斯是在中新世(约1600万年前)多米尼加琥珀中发现的第一个化石,也是缓步类超科等hypsibi总科的第一个代表化石。

作者菲利普高岭土,新泽西理工学院他将该化石介绍给了哈佛大学生物与进化学系的首席作者马克·a·马帕罗(博士候选人)和高级作者哈维尔·Ortega-Hernández教授。yabo124巴尔登的实验室发现了这块化石,并与Ortega-Hernández和Mapalo合作,对化石进行了详细分析。专攻缓步动物的马帕罗率先使用哈佛生物成像中心的共聚焦显微镜对化石进行了分析。

“研究这个琥珀标本的困难在于它太小了,不足以用显微镜进行解剖,我们需要一种特殊的显微镜来完整地观察化石,”马帕罗说。一般来说,通过解剖显微镜透射的光可以很好地揭示琥珀中更大的包裹体的形态,如昆虫和蜘蛛。Paradoryphoribius,然而,它的总体长只有559微米,或略超过半毫米。在如此小的规模下,解剖显微镜只能揭示化石的外部形态。

幸运的是,缓步动物的角质层是由几丁质构成的,这是一种纤维状葡萄糖物质,是真菌和节肢动物外骨骼细胞壁的主要成分。几丁质是荧光的,容易被激光激发,这使得使用共聚焦激光显微镜完全可视化缓步动物化石成为可能。使用共聚焦激光显微镜而不是透射光来研究化石,产生了不同程度的荧光,从而可以更清楚地看到内部形态。通过这种方法,马帕罗能够完全可视化化石的两个非常重要的特征,爪子和颊器官,或动物的前肠,也是由角质层组成。

马帕罗说:“尽管从外表上看它像现代缓步动物,但通过共聚焦激光显微镜,我们可以看到它有这种独特的前肠组织,这使我们有理由在这个现存的缓步动物超科群中建立一个新的属。””帕拉多里比乌斯是超科等唇形总科中唯一具有这种独特特征排列的属。”

Ortega-Hernández表示:“缓步动物化石非常罕见。”“在我们的新研究中,完整的记录只包括四个标本,其中只有三个被正式描述和命名,包括帕拉多里比乌斯.这篇论文基本上涵盖了目前已知的缓步动物化石记录的三分之一。此外,帕拉多里比乌斯在它们的整个化石记录中,提供了关于缓步动物口腔器官的唯一数据。”

作者指出,琥珀中缓步动物化石由于体积小和对栖息地的偏好而存在强烈的保存偏见。因此,琥珀沉积物为寻找新的缓步动物化石提供了最可靠的来源,尽管这并不意味着找到它们是一项容易的任务。在多米尼加琥珀中发现的缓步动物化石表明,其他频繁采样的地点,如缅甸和波罗的海的琥珀沉积物,也可能藏有缓步动物化石。历史上,琥珀中存在较大的内含物,因为像缓步动物那么小的内含物很难看到,需要非常好的观察技能和一些专业知识。

“科学家们知道缓步动物在生命树中的大致位置,它们与节肢动物有亲缘关系,它们起源于寒武纪大爆发时期。问题是,我们有一个极其孤独的门,只有三个命名的化石。这个门的大部分化石都是在琥珀中发现的,但是因为它们很小,即使它们被保存下来,也很难看到。”Ortega-Hernández说。

Mapalo同意,“如果你观察缓步动物的外部形态,你可能会认为缓步动物的身体内部没有发生变化。然而,使用共聚焦激光显微镜观察内部形态,我们看到了在范围物种中没有观察到的特征,但在化石中观察到了。这有助于我们了解在数百万年里身体发生了什么变化。此外,这表明,即使缓步动物的外表可能是一样的,但内部也会发生一些变化。”

Mapalo和Ortega-Hernández继续使用共聚焦激光显微镜技术研究琥珀中的其他缓步动物,他们希望扩大缓步动物化石记录。

参考资料:“多米尼加琥珀中的缓步动物”2021年10月6日,英国皇家学会学报B
内政部:10.1098/rspb.2021.1760

1评论关于“在1600万年前的多米尼加琥珀中发现的缓步动物(水熊)新种”

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