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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

作者:科普百分百
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

中生代交配行为恢复图(阳鼎华)

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

不同中生代昆虫的三维修复图

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

中质蠕虫有性生殖器官的对比图(化石左侧,现代组在右侧):a和b:抓手;c和d:卵子的横截面;e和f:精子泵;g和h:中胚层病的精子;i 和 j :半 ;k和l:中质精子的详细结构

(神秘的地球 uux.cn)据中国科学院南京地质古生物研究所称:中胚层是一种水生微甲壳类动物,具有双瓣壳,在地球上生活了近5亿年。在地层中保存其双阀壳的化石非常丰富,但它们的柔软部分通常难以保存。最近,来自中国、德国和英国的一组研究人员使用高分辨率微观结构扫描技术,研究了白垩纪缅甸琥珀软体中保存的中质体化石标本,表明中生代使用巨型精子进行有性繁殖早在1亿年前就已经存在,并且结果将已知最早的动物精子记录至少提前了5000万年。研究结果于2020年9月16日在线发表,作为《皇家学会会刊B》的封面论文。

中足类是一种水生的微型甲壳类动物,具有双瓣壳,通常大小约为1毫米。自奥陶时期以来,间皮瘤一直是地质记录中最丰富的节肢动物化石之一。中生代化石不仅具有重要的生物地层意义,而且在古代环境的重建和生物演化中也起着重要作用。然而,绝大多数间皮病化石仅保存在钙化壳中,柔软的部分(附属物,身体等)通常难以保存。然而,这些软件结构通常提供许多重要的古生物学信息,例如生殖行为。

近日,中国科学院南京地质古生物学研究所"现代陆地生态系统起源与早期演化研究小组"的研究人员王鹤博士和王波与德国和英国研究人员合作,首次报道了白垩纪缅甸琥珀软体中保存的中质体化石。

琥珀重 0.676 克,长 17.5 毫米,宽 13.5 毫米,厚 4 毫米,拥有 39 个中生代化石标本。单个中孢子体的大小为0.59毫米,大小为0.24毫米。这些中生代蠕虫属于三个不同的群体,从婴儿期到成年期包含更完整的发育序列。通过比较现存中生代物种的生活环境,该研究得出结论,这些中生代昆虫生活在靠近海洋的泻湖环境中。

使用高分辨率显微断层扫描( microCT ),该团队分析了其中 11 个标本,并通过近一年的高精度 3D 图像重建,精细地恢复了这些中胚层的外壳和软体的形态特征,包括附属物,夹具, Zenkels (精子泵),半,精子囊,卵子和巨型精子。基于对化石功能形态的分析以及对活体中胚层的形态学和生态学观察,得出的结论是,其中一种化石中生代在有性繁殖中,雄性通过钩握抓住雌性,将半阴茎伸入雌性体内,交配,雄性通过Zenks(精子泵)将巨型精子送入雌性体内。Zenke的仪器很容易在活着的个体中找到,因为它发达的肌肉和穿刺。巨型精子储存在雌性囊中,之后精子开始活跃并完成受精过程。

在这项研究中,首次在白垩纪中生代化石中发现了中质体的巨型精子,这至少是中生代蠕虫长度的三分之一。这一发现也是已知最早的动物精子记录,使其化石记录至少提前了5000万年。化石研究表明,与现代中生代蠕虫(如夹持器、Zenkes等)有性繁殖相关的生殖器官至少在白垩纪中期形成,其形态特征在1亿年内没有改变,进一步表明中质蠕虫利用巨型精子进行有性繁殖的行为在1亿年前就已经存在, 为生殖行为的进化停滞提供了一个重要的例子。该研究还得出结论,这种含有巨型精子的复杂生殖行为提高了中生代交配的成功率,并促进了后来中生代非海相间质的辐射进化。

本研究由中国科学院、科技部和国家自然科学基金资助。南京古生物研究所的吴素萍协助完成了microCT实验,杨定华绘制了生态恢复图。

论文信息:王H,Matzke-Karasz R,Horne DJ,Zhao X,Cao M,Zhang H,Wang B.2020白垩纪鳌鱼器官和巨型精子的宣传。英国皇家学会会刊 B 20201661。http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2020.1661。

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