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重建南半球的三叶虫祖先范围

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-01-21浏览次数:1050

化石记录中三叶虫的首次出现可以追溯到5.21亿年前的寒武纪时期的海洋,那时大陆仍然不适合大多数生命形式。很少有动物群体成功地适应了三叶虫,三叶草是生活在海床上的2.7亿年,直到大约2.52亿年前的二叠纪末期大规模灭绝。

有机体生存的时间越长,化石就越罕见,了解它们的生活方式就越难;古生物学家在努力建立时空关系方面面临着艰巨的任务。

克服了很久以前一组动物调查所固有的困难,巴西科学家属于圣保罗州立大学鲍鲁学院(FC-UNESP)的生物系和圣保罗大学的古生物学实验室。 Paulo的Ribeir?oPreto哲学,科学与文学学院(FFCLRP-USP)首次成功推断出三叶虫的古地理格局。

古生物地理学是古生物学的一个分支,侧重于灭绝的植物和动物的分布及其与古代地理特征的关系。该研究由Renato Pirani Ghilardi教授领导的UNESP Bauru Macroinvertebrate古生物学实验室(LAPALMA)的博士后研究员FábioAugustoCarbonaro进行。其他参与者包括FFCLRP-USP教授Max Cardoso Langer和生物科学大学(IB-USP)教授Silvio Shigueo Nihei。

研究人员分析了目前在Metacratyphaeus中描述的11种三叶虫的形态差异和相似性,Metacratyphaeus生活在泥盆纪的4.16亿至3.59亿年前的海水冷水中(mya)。涵盖目前的玻利维亚,秘鲁,巴西,马尔维纳斯群岛(福克兰群岛)和南非。

泥盆纪时期分为七个阶段。 Metacryphaeus生活在Lochkovian(419.2-410.8 mya)和Pragian(410.8-407.6 mya)阶段,这是最早的泥盆纪阶段。

该研究结果发表在“科学报告”中,是巴西泥盆纪古生物学无脊椎动物的古生物地理和迁徙路线项目的一部分,由圣保罗研究基金会 - FAPESP和巴西国家科学和技术发展委员会支持。 (的CNPq)。 Ghilardi是该项目的首席研究员。

“当他们在2.5亿年前的二叠纪灭绝时,三叶虫没有留下任何后代。他们最亲近的亲属是虾,更远的蜘蛛,蝎子,海蜘蛛和蝗虫,”Ghilardi说。

世界各地都发现了三叶虫化石,他解释说 - 这种化石非常丰富,以至于它们有时被称为海洋中的蟑螂。这种比较并非没有根据,因为在解剖学上,三叶虫类似于蜱虫。不同之处在于它们不是昆虫,而是有三个纵向的身体部分或裂片(因此得名)。

在北半球,三叶虫化石记录非常丰富。到目前为止,古生物学家已经描述了超过17,000种物种的10个订单。最小的是1.5毫米长,最大长约70厘米,宽40厘米。在某些地区,如摩洛哥,你可以找到保存完好的三叶虫。当用于制作浮雕或凹雕饰品时,这些可以是美丽的。相比之下,来自巴西,秘鲁和玻利维亚的三叶虫化石往往保存得很差,只是留在底栖泥浆中的外骨骼标记。

“虽然它们的保存远非理想,但巴西南部的巴拉那盆地形成了数千个三叶虫化石,并且沿着北北边界形成了Parnaíba盆地,”Ghilardi说。主席也是。巴西古生物学会。

据Ghilardi说,他们的保护不力可能是由于古生代时期这些地区的地质条件和气候,当时有一天形成南美洲的旱地位于南极,长时间被冰完全覆盖。

在泥盆纪时期,南美和非洲是超大陆冈瓦纳的一部分。南非与河流地区的乌拉圭和阿根廷相连,巴西南部各州以及纳米比亚和安哥拉也在继续。

Parsimonious分析

该研究首先分析了在18个Metacryphaeus的50个化石样本中发现的48个特征(器官大小,形状和结构,以及解剖部位)。

“原则上,这些特征有助于建立他们的系统发育 - 宇宙中所有物种的进化历史,基于下降线和更广泛群体之间的关系,”Ghilardi说。

这种被称为简约分析的方法被广泛用于建立特定生态系统中的生物之间的关系,并且近年来它也被用于化石研究。

根据Ghilardi的说法,一般来说,简单是最简单的数据解释是首选的解释原则。在系统发育分析中,它暗示关于被分析物种(在这种情况下,Metacryphaeus属的三叶虫)之间所需的最小特征变化数量之间的关系的假设最有可能是正确的。

该研究的生物地理学贡献由Nihei教授完成,他在IB-USP担任分类学家和昆虫系统学家。系统学领域涉及祖先之间的进化变化,而分类学则侧重于有机体的分类和命名。

“生物地理分析通常涉及通过分子系统发育或所谓的分子钟来估计生物群体的年龄,其根据DNA中分子差异的数量估计两个物种之间的差异。在这项研究中,三叶虫,我们Age以类似的方式使用,但它是从化石记录中获得的,“Nihei说。

“这项研究的主要目的是在一种通常涉及分子生物地理学的方法中使用化石。这类研究很少涉及化石。我相信我们的研究为基于生物地理学的新方法铺平了道路。这条路需要一个计时码表[这是分子日期的分支图,因为这个时间图也可以从化石分类群中获得,例如古生物学家研究的那些,而不是活动物的分子分支。

作为一名专攻恐龙的脊椎动物古生物学家,兰格承认他对三叶虫知之甚少,但对于在解析分析中使用的现代计算技术知之甚少。他参与研究的基础是这样的。 “我相信这项研究的关键方面,以及为什么它被认为是一本重要期刊的科学期刊,是第一个使用简单性来理解南半球三叶虫的系统发育,”他说。

冈瓦纳传播

古生物地理学的成果加强了先前存在的理论,玻利维亚和秘鲁形成了Metacrypaeus的祖先家园。

“这些模型估计玻利维亚和秘鲁成为Metacryphaeus进化枝的祖先区域及其大部分内部进化枝的概率为100%,”Ghilardi说。对这一理论的证实表明,即使没有已知的物理记录,简化模型也能够在过去的特定时刻暗示进化枝的存在。

在Metacryphaeus的情况下,玻利维亚和秘鲁最古老的记录可以追溯到早期的Pragian阶段(410.8-407.6 mya),但据信这个属在Lochkovian阶段(419.2-410.8 mya)进化。

因此,Parsimony认为Metacryphaeus起源于玻利维亚和秘鲁,在410.8 mya之前,但不早于419.2 mya。无论如何,它被认为比任何已知的化石都要老。

根据Ghilardi的说法,结果可以解释为在冈瓦纳部分地区海水淹没过程中Lochkovian-Pragian海侵过程中Metacryphaeus对冈瓦纳西部其他部分的适应性辐射。

“Lochkovian期间Metacryphaeus三叶虫的分散发生在玻利维亚和秘鲁到巴西 - 现在位于南部地区的巴拉那盆地和东北部Parnaíba盆地的北部 - 并且朝向马尔维纳斯/福克兰群岛,而布拉格分散在南非,“他说。

近几十年来,巴拉那盆地发现了化石三叶虫。十九世纪晚期在巴纳巴盆地收集的三叶虫由巴西里约热内卢国家博物馆主办,于2018年9月被大火烧毁。

“这些化石尚未在废墟中被发现。它们可能没有留下任何东西。它们只留在古老的海床上。即使是化石形式,它们也必须溶解在火中,”Ghilardi说。