江西、浙江志留纪兰多维列世盔甲鱼类脑颅比较解剖学研究

Braincases are rich sources of morphological data for the phylogeny of vertebrates. This project will employ the synchrotron-based HRCT and computerized 3D virtual reconstruction to illustrate the three-dimensionally preserved galeaspid braincases from the Silurian in Jiangxi and Zhejiang provinces. We aim to resolve the gross comparative cranial anatomy of galeaspids from the Llandovery of Silurian. Combining molecular and developmental perspectives, we try to propose a more convincing hypothesis to answer the following key scientific questions: 1）evolutionary polarity of important cranial characters in early galeaspids; 2) phylogeny of Galeaspida; 3) how the assembly of gnathostome characters were accrued piecemeal in the transition from agnathans to gnatostomes.

脑颅是脊椎动物系统发育分析中形态学数据最丰富的来源。本项目以江西、浙江志留纪早期盔甲鱼类三维立体保存的脑颅化石为研究对象，应用同步辐射、高精度CT扫描以及计算机三维虚拟重建等目前最先进的技术手段，综合开展志留纪兰多维列世早期盔甲鱼类脑颅的比较解剖学研究。同时，注意结合分子、发育生物学的最新资料，通过多学科交叉、融合，争取在四年内为解决：1）早期盔甲鱼类脑颅关键特征的演化极向；2）盔甲鱼亚纲的系统发育关系；3）在从无颌到有颌的转变过程中，有颌类如何逐步获得其特征组合等关键的科学问题给出更有说服力的答案。

同步辐射X射线断层显微成像已经成为古生物研究中一种新的重要手段，能够在不损坏化石的前提下，提供化石内部超高分辨率的三维成像。利用瑞士光源最先进的同步辐 射X射线断层显微成像技术，研究分析了采自浙江长兴、江西修水志留系(约4.28亿年前)的早期盔甲鱼类立体保存脑颅化石，同步辐射X射线显微成像结果显示，盔甲鱼脑颅解剖结构能够被精细保存下来，很大程度上归功于脑颅软骨与周围软组织在埋藏过程中的异时分解。利用AMIRA或AVIZO等计算机三维虚拟复原软件，三维虚拟复原了10个原始盔甲鱼脑颅模型，首次揭示出盔甲鱼脑颅内部详细的解剖结构。初步研究结果显示盔甲鱼的脑颅已经发生了显著的重组,具备了颌发育所必需的先决条件。盔甲鱼类的循环系统展示出原始脊椎动物和进步有颌类的镶嵌特征，一些进步有颌类的特征甚至在传统认为的有颌类的姊妹群骨甲鱼类还尚未出现。 该项目的研究提供了重建脊椎动物循环系统早期演化的最丰富的信息来源。