環節動物（身體分節的蠕蟲）是當今動物界中一個物種多樣性十分豐富的重要門類，廣泛分布于各種陸地和海洋生态系統中并起着舉足輕重的作用，如常見的蚯蚓、水蛭和沙蠶。多毛類動物是環節動物中物種最豐富、進化曆史最悠久的一個類群，身體具有成對帶剛毛的疣足，主要生活在海洋中。對早期多毛類動物的研究一直是揭示環節動物起源和早期演化的研究熱點之一。
2020年6月11日，雲南大學侯先光和馬曉娅共同通訊在Nature 線上發表題為“A Cambrian crown annelid reconciles phylogenomics and the fossil record”的研究論文，該研究在中國雲南省東部富含軟軀體化石儲存的寒武紀地層裡發現了一個新的多毛類動物，距今約5.14億年前。研究表明該動物營管居固着生活，屬于現生多毛綱的長手沙蟲科（Magelonidae），是目前已知的現生環節動物支系的最早化石記錄，為了解環節動物的早期演化提供了重要證據，也揭示了寒武紀環節動物的生态和形态多樣性。
另外，2013年7月16日，雲南大學侯先光及美國亞利桑那州立大學Nicholas J. Strausfeld共同通訊在Nature 線上發表題為“Brain structure resolves the segmental affinity of anomalocaridid appendages”的研究論文，該研究鑒别了生活在大約5.2億年前早寒武世（Lower Cambrian）、世界上已知最早的一種食肉動物化石中儲存完好的大腦。研究發現揭示出這一動物的大腦驚人的簡單，遠沒有它的一些獵物的大腦來得複雜。研究結果支援了真節肢動物起源于葉足動物的假說，終結了科學界關于奇蝦大爪肢同源性的争論，否定了奇蝦是螯肢動物祖先類群的假說。新研究為解決節肢動物起源、複雜生态系統起源等重大科學問題提供了關鍵線索。
2012年10月10日，雲南大學侯先光及馬曉娅等人在Nature 線上發表題為“Complex brain and optic lobes in an early Cambrian arthropod”的研究論文，該研究是迄今為止最古老的關于動物腦部構造的化石紀錄，其精美的化石儲存使科學家得以進行深入研究并和現生動物的腦部構造進行直接對比。該研究首次專題研究報道了儲存完美的腦部和其他神經及感官構造，這些精美構造在所有古生物研究中都是極為罕見的，也為寒武紀特異儲存的化石動物群的研究開辟了一個新的領域。澄江動物化石群中的撫仙湖蟲是一個結構相對簡單的較為原始的寒武紀節肢動物，該研究讓科學家們吃驚的是，這個古老的節肢動物已經具備了非常複雜的腦部構造，與現生的昆蟲類及甲殼類節肢動物的腦部構造極為相似。它們的腦都是由前腦、中腦和後腦三部分組成，各具一對神經束分别連接配接向莖狀眼、觸角及第二對附肢。該論文同時也詳細報道了撫仙湖蟲的莖狀複眼，化石證據顯示該動物的視覺系統也較為複雜，其眼可進行一定程度的翻轉。是以該動物的複雜的神經結構與其複雜的感官構造的進化是相輔相成的，這些研究都進一步支援撫仙湖蟲可能是澄江動物群裡的一個捕食者。該文指出，根據撫仙湖蟲的腦部構造特征，在寒武紀生命大爆發時期節肢動物已經具備了複雜的腦部構造，是以現生鰓足類節肢動物中較為簡單的腦部構造應該是二次退化形成的，而非節肢動物腦部構造的祖先類型。
2008年10月10日，雲南大學侯先光團隊在Science 線上發表題為“Collective Behavior in an Early Cambrian Arthropod”的研究論文，該成果論證了動物集體行為的起源與寒武紀生命大爆發動物爆發式出現的時間相一緻。在世界聞名的早寒物武世雲南澄江動物群中（大約5.3億年）發現了一個蝦一樣節肢動物新物種的集體行為特征， 這也是最古老的訓示動物集體行為特征的化石。20餘塊顯示集體行為特征标本中，其中一塊标本顯示二十個動物個體頭、尾互相連接配接，即前一個動物的尾部嵌入後一個動物個體殼體前部之内，形成了一個牢固難以分離的鍊狀體。動物個體一個接一個排列成鍊條狀連接配接方式運動的集體行為特征在節肢動物中是非常獨特的，沒有發現存在現代任何節肢動物中，也難于與其他動物行為特征相比較。該動物排列成鍊條狀在海洋水體中漂浮或遊泳運動，其集體行為可能是為了更有效地抵禦食肉動物的攻擊或者是為了逃逸當時惡劣環境而快速有效地遷移他處。研究成果獲國家自然科學一等獎、雲南省自然科學特等獎、何梁何利基金科學與技術進步獎等重要獎項，2012年7月1日，澄江動物化石保護地被聯合國遺産中心準許為世界自然遺産。
雲南省東部寒武紀地層豐富，盛産特異儲存了軟軀體的寒武紀動物化石。各主要動物類群在這些特異埋藏的寒武紀岩石中已經廣泛出現，為了解早期生物多樣性大爆發，即“寒武紀大爆發”，提供了重要的化石證據。
然而，盡管環節動物是當今生态系統中非常重要的一個動物門類，它們在寒武紀早期地層中的化石記錄卻非常罕見，這導緻科學家們在研究環節動物起源和早期演化的過程中往往缺乏有力的化石證據。
雲南省寒武紀早期丹尼多毛蟲Dannychaeta tucolus 複原圖（Robert Nicholls繪）
該研究描述了一個叫做丹尼多毛蟲（Dannychaeta tucolus）的寒武紀新屬種。研究表明，它屬于現生多毛類環節動物中的長手沙蟲科（Magelonidae），具有一個典型的鐵楸狀頭部（shovel-headed）和一對細長的觸須（palps）。這是現生環節動物支系的最早化石記錄，表明丹尼多毛蟲和現生環節動物由同一個最近共同祖先演化而來，統稱為環節動物冠群。而此前已報道的寒武紀環節動物則均為環節動物的原始遠祖。
此外，不同于其他已報道的寒武紀環節動物，研究顯示丹尼多毛蟲營管居固着生活。現生的多毛類動物中有許多物種營管居或固定穴居的生活模式，以此來躲避捕食者或在捕食過程中隐藏自己，通常被稱為固着類環節動物。現代生物學家通過系統發育基因組學研究，認為固着類環節動物應該代表環節動物進化樹中一個比較古老的支系，但直到現在，固着生活方式一直未在早期的環節化石中發現。
雲南省寒武紀早期多毛類環節動物丹尼多毛蟲Dannychaeta tucolus（陳紅供圖）
雲南大學共同第一作者博士生陳紅說：“我們很驚訝地發現了5.14億年前的一種多毛類蠕蟲，它生活在一個管中，而且與當今仍然活着的物種非常相似。”
牛津大學共同第一作者Luke Parry博士說：“現生環節動物在現代海洋中營各種生活模式，包括固着的濾食者或伏擊捕食者。我們此前所知的寒武紀環節動物都可能是在海底爬行，而我們在丹尼多毛蟲中看到的則完全不同。丹尼多毛蟲的發現告訴我們，即使在非常早期的生态系統中，古老的環節動物已經占據了許多不同的生态位。”
雲南大學共同通訊作者馬曉娅研究員說：“這是固着類環節動物的最早化石證據，也是現生環節動物支系在化石記錄中的首次出現。因為寒武紀早期的環節動物化石非常罕見，我們對此發現感到非常驚訝和高興。這個發現再次顯示了‘寒武紀生命大爆發’不僅僅是生物多樣性也是生态多樣性劇增的一個重要進化事件。”
該項目得到國家自然科學基金、雲南省科技基金等多個項目共同資助。
注：部分解析參考自雲南大學官網介紹。
解析連結：
http://www.news.ynu.edu.cn/info/1101/26350.htm
參考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2384-8