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寒武纪胚胎化石是在动物系统发生早期阶段的动物个体发育早期的记录,有助于探索后生动物起源问题。作为一个仅有十余年的学科,古胚胎学见证了在寒武纪大爆发背景下,化石胚胎研究的迅猛发展。为了发现寒武纪后生动物的演化和发育,需要研究有机体的生活方式和生活史,才能理解它们如何适应环境,存活并繁育下去。采用同步加速器辐射X射线层析显微(SRXTM)技术和Amira软件,并基于大量精美三维保存的样品,研究了寒武纪胚胎化石Markuelia的解剖结构,讨论了其结构和生物功能的关系。
在同步加速器辐射x射线层析显微技术的帮助下,可以通过四种方法揭示Markuelia的内部结构。在一个例子中,透视和剥离显示出隐藏在卵膜下面的环节,切面和三维重建显示出一个完整的消化道。在Markuelia预孵化最早期之前,内翻的翻吻形成了一个橄榄球状的空腔,内中萌发出细小的吻刺。随后的消化道是绳状的盘旋结构,其中内藏一段精美保存的管状结构,被解释为中肠,其环绕物为肌肉组织的残留。连接体壁和消化道有两个对称的棒状结构可能是收缩肌。尾刺的空腔和身体空腔相通。4个向腹部弯曲的大尾刺可能有助于潜穴或者爬行生活。在两个小尾刺之间发现的叶状结构需要更多的研究才能知道其功能。
借助同步加速器辐射X射线层析显微,Markuelia的真实体积可以被直接计算,而体表的环节可以被直接计数。再结合已知的.Markuelia环节细节,重建了Markuelia的外形。通过Markuelia的肌肉组织和体腔压力,Markuelia可以作缩放运动,结合翻吻的翻转,Markuelia进行潜穴和爬行活动。比较了保存良好的左型和右型躯体,我们认为这可能代表某种双型现象,例如性双型。
基于两个翻吻内翻的Markuelia,通过SRXTM技术揭示了器官形成阶段Markuelia的内部结构。在这个阶段,吻刺持续增长,直至充满翻吻腔,尾刺交叉缩紧。在下一个阶段,就是预孵化的最早期,翻吻外翻,其上的吻刺也逐步暴露出来,尾刺离散。更多的证据支持Markuelia的直接发育,例如:吻刺、尾刺、身体形态、环节、口锥以及没有兜甲。
寒武纪胚胎化石的多样性暗示了可能发现更多的线索来理解寒武纪大爆发,并解开后生动物起源之谜。