后口动物鳃裂的早期演化研究

Extant deuterostomes (hemichordates, echinoderms, cephalochordates, urochordates, and vertebrates) are highly diversified in morphology but scarce in synapomorphies, which renders their origin and internal phylogeny controversial. Researches based on neontology and molecular biology have failed to provide any universally accepted hypotheses interpreting the origination and evolution of Deuterostomia. Modern biologists have reached a consensus that pharyngeal gill slits is the key synapomorphy and defining characteristic for the subkingdom Deuterostomia. However, the gill apparatus and gill slits of the five major groups of living deuterostomes are highly derived and cannot provided provide tangible clues to its evolutionary history. Therefore, by studying the primitive gill apparatuses in deuterosomes (including Yunnanozoa, Vetulicolia, Vetulicystida, and Myllokunmingiida) from the Cambrian Chengjiang and the Burgess Shale faunas, in particular the evolutionary trends of their gill morphology and function, would be promising to clarify the origin and early branching or deuterostomes.

现生后口动物的形态分异度非常大，共有性状却很少，因此它们的起源及演化历史一直扑朔迷离。基于现代生物学研究提出的后口动物谱系演化的所有假说都未能探寻到任何真实可信的后口动物原始类群，亦未能完全揭露后口动物主要类群的演化轨迹。现代生物学界已达成共识：咽型鳃裂是后口动物亚界最重要的共同衍征和关键鉴定特征。然而，现生五大后口动物类群（半索类、棘皮类、头索类、尾索类、有头类）的鳃器及鳃裂形态也已高度分化或特化，不能为其演化历史提供确凿线索。因此，通过研究寒武纪澄江动物群及布尔吉斯页岩动物群中原始后口动物（包括古虫类、云南虫类、古囊类、昆明鱼类）鳃裂及鳃器的形态演化、这些类群之间的鳃裂演化趋势、这些类群之间潜在的演化关系，有望阐明后口动物的原始分支及早期演化历史。

本项目基本完成了研究计划并取得了预期成果：. ①原始后口动物研究。揭露了寒武纪最早期“皱囊动物”具有咽鳃裂等关键性状，并论证了该物种可能代表了已知最原始的后口动物类群（Nature，2017)。. ②干群后口动物的鳃裂研究。揭露了寒武纪关山生物群“龙宝山古虫”的鳃裂形态细节，并提出的后口动物鳃裂演化假说（中国科学，2017）。. ③原始刺胞动物研究。揭露了寒武纪澄江生物群“中华先光海葵”在刺胞动物谱系中的原始地位，并提出了刺胞动物早期祖先迥异于其现代后裔的滤食性假说（PNAS，2017）。. ④早期叶足动物研究。发现并报道了澄江生物群叶足动物新成员“洪堡温和步行虫”，并提出了早期叶足动物表皮演化的两个极端（Scientific Reports，2018）。. ⑤干群节肢动物研究。论证了澄江生物群的“川滇虫”与寒武纪中期布尔吉斯页岩生物群的“瓦普塔虾”这两种近缘的泛甲壳类节肢动物表现出两种不同的繁殖策略，指示了它们在后代的数量与质量之间进行了权衡（Trade-off）；并提出这一权衡现象指示了泛甲壳类对寒武纪不同时期海洋生态系统的适应性演化，而生物权衡这种表征此消彼长的可塑性演化规律在节肢动物的早期辐射演化过程中扮演着重要角色（科学进展，In press）。