環神經動物是節肢動物的近親。現生類群包括鐵線蟲、蛔蟲、鰓曳蟲等。很多環神經動物有可外翻的吻部,因此又叫翻吻動物。科研人員通過對陜南約5.35億年前磷酸鹽化特異保存化石的研究,發現其中一種類似“五環”的結構可能是環神經動物的翻吻部位肌肉組織,這為環神經動物肌肉系統演化的研究提供了重要信息。10月11日,相關研究成果在線發表在《英國皇家學會學報B–生物科學》(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)上。
兩側對稱動物可分為蛻皮動物、冠輪動物和后口動物。蛻皮動物是其中物種多樣性最高的一支,包括泛節肢動物和環神經動物。分子生物學研究表明蛻皮動物可能在埃迪卡拉紀便已出現,但蛻皮動物實體化石首次出現在約5.35億年前的寒武紀幸運期早期。雖然幸運期早期蛻皮動物實體化石已有較高的豐度和多樣性,但是它們僅保存了表皮相關的結構,而其內部軟組織如肌肉和神經組織卻未有報道,這限制了對該時期蛻皮動物內部軟軀體的功能形態學和演化意義的認識。
本研究共報道了3枚標本,均為毫米大小。其中,1枚(NIGP179459)保存較好,呈現“五環”狀結構,從頂到底由5個直徑逐漸增大的環組成。第1環和第2環同圓心且共平面,且它們之間有明顯的空隙。第2到第5環緊密貼合,形成圓臺狀結構。第1環與第3環之間通過19條輻射狀結構連接,第3環和第5環之間有36條縱向結構連接。軀體末端具有輻射對稱結構的生物只有環神經動物,而其他兩側對稱動物的末端的縱肌多為兩側對稱排列。
研究提出,本研究的標本與環神經動物大類中的鰓曳動物翻吻內部的肌肉系統具有較好的可比性。應用鰓曳動物作為對比模型,標本可對比于翻吻內部肌肉系統。第2到第5環對應4條體壁環肌,36條縱向結構對應36條輻射對稱的體壁縱肌,環肌和縱肌共同構成翻吻體壁的肌肉纖維網。
研究發現,類似鰓曳動物標本在生活的時候,翻吻內部的肌肉系統可能控制翻吻的內翻,從而協助運動和攝食。較短的翻吻收縮肌表明翻吻可能只有有限的內翻能力,而現生的鰓曳動物具有較長的翻吻收縮肌,因而翻吻能完全內翻。
該研究首次報道了已知最早的環神經動物的肌肉系統,并首次利用內部軟軀體信息限定了該環神經動物的親緣關系,揭示了早期動物肌肉系統的演化,彰顯了肌肉系統的重要演化意義。該研究表明類似于鰓曳動物的翻吻肌肉系統在寒武紀底界處已知最早的環神經動物中即已出現。
該成果由中國科學院南京地質古生物研究所、美國弗吉尼亞理工大學、瑞典隆德大學、自然資源部第一海洋研究所和德國科學家組成的國際聯合研究團隊共同完成。

標本NIGP179459掃描電鏡照片