罕见的化石胚胎显示寒武纪早期蜕皮动物的发育

这些化石可追溯到大约5.35亿年前，在中国陕西省南部的寒武纪早期宽川铺生物群中发现。

该研究由中国科学院南京地质古生物研究所张华桥教授领导，发表在《古地理、古气候学、古生态学》杂志上。

化石无脊椎动物胚胎很少见，但保存下来后，它们为已灭绝动物的进化发育生物学提供了关键的见解。

虽然从寒武纪早期到奥陶纪早期就有这样的胚胎的报道，但大多数例子仅限于刺胞动物和斑蝥科Markuelia分类群。

早寒武世关川普生物群富含各种刺胞胚胎及其孵化阶段，但该生物群中尚未发现Ecdysozoa的化石胚胎。

在这项研究中，研究人员发现了保存完好的福统早期（寒武纪早期）宽川铺组化石胚胎，特别是来自中国陕西省汉中市西乡县张家沟段。

鉴定出7个标本，均为三维磷化。

显微CT分析表明，胚胎内部中空，导致缺乏保存的内部软解剖结构。

根据其前端和后端硬壳的数量和排列的变化，这些胚胎被分为两个新的分类群：Saccus xixiangensis gen. et sp. nov.（图 1） 和 Saccus necopinus gen. et sp. nov.（图 2）。

Fig. 2: Saccus necopinus gen. et sp. nov. Credit: uux.cn/Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2024). DOI: 10.1016/j.palaeo.2024.112635该研究表明，胚胎被包裹在一个薄而光滑的包膜内，直径从730μm到1 mm不等。

它们相对较大的尺寸表明其卵黄成分丰富，为发育提供了足够的能量（卵磷脂）。

胚胎表现出袋状身体，没有内向或成对的四肢。

高分辨率扫描电镜图像显示，体壁无纤毛。

前巩膜炎呈放射状排列，而后端巩膜炎呈双侧排列。

表皮显示出柔软的变形，但硬壳基本上没有变形，这表明它们更硬，可能已经角质化。

值得注意的是，胚胎缺乏孔口，这代表了口腔或肛门形成之前的发育阶段。

后端双侧排列的巩膜炎表明双侧对称，将这些新胚胎归类为双侧。

此外，纤毛或纤毛插入位点的缺失，以及角质化巩膜炎的存在，表明了蜕皮激素的关系。

表皮的存在意味着这些胚胎处于胚胎发育的后期，可能接近孵化。

由于没有孵化的标本，Saccus的确切发育模式尚未确定。

据推测，这些胚胎可能经历了间接发育，孵化为营养性（卵黄喂养）幼虫。

这表明，由于后期生长过程中的变态，幼年和成年形态可能会有所不同。

或者，它们可以直接发育，孵化为性营养幼体。

这些幼体可能表现出类似袋状的身体，没有内向或成对的四肢，类似于Saccorhytus。

在任何一种情况下，胚胎都只依靠蛋黄提供能量，直到它们发育出功能性的口腔并开始进食。

直接发育假说对早期蜕皮动物体型的进化具有启示意义。

如果Saccus和Saccorhytus属于全群或茎群蜕皮激素，则表明袋状体可能是蜕皮激素的原始体，而具有冠群蜕皮素特征的蠕形体则进化较晚。