寒武紀兩種瓦普塔蝦類節(jié)肢動物在孵育繁殖策略上表現(xiàn)出演化權(quán)衡。物繁瓦普上為寒武紀早期的演化研究卵形川滇蟲，下為寒武紀中期的權(quán)衡菲爾德瓦普塔蝦。（歐強 設計/王曉東 繪制）

“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）化石

（計算機斷層掃描技術（MICRO-CT）對“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）卵的重建圖）

卵形川滇蟲（Chuandianella ovata）與菲爾德瓦普塔蝦（Waptia fieldensis）的孵育行為。（A,石標B）卵形川滇蟲（ELEL-SJ081254A）及線條解釋圖。（C,寒武D）菲爾德瓦普塔蝦（ROMIP 63357）及卵簇局部放大。（E,紀節(jié)基于F）菲爾德瓦普塔蝦（ROMIP 63354）及卵簇局部放大
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)玉溪師范學院新聞網(wǎng)（張帆）：玉溪師范學院與中國地質(zhì)大學（北京）、西北大學、肢動殖云南大學、物繁瓦普法國里昂第一大學等中外聯(lián)合科研團隊在4月29日出版的演化研究最新一期美國《科學·進展》（Science Advances）上發(fā)表論文“Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods”，論文基于對我國澄江生物群及加拿大布爾吉斯頁巖生物群的權(quán)衡一千多枚寒武紀瓦普塔蝦類節(jié)肢動物化石標本的研究，論證了已知最早的演化權(quán)衡現(xiàn)象，并提出權(quán)衡這種可塑性演化規(guī)律對于節(jié)肢動物走向巨大成功，扮演了重要的角色。
“權(quán)衡”在現(xiàn)代生物的生命史策略演化中扮演著關鍵的角色。每一個生物所獲取的資源（能量、時間、空間等）是有限的，它需要“權(quán)衡”有限資源的優(yōu)化配置，合理利用到身體的各種不同結(jié)構(gòu)，以達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態(tài)。生物學家將近緣物種之間出現(xiàn)的表型此消彼長的可塑性演化現(xiàn)象稱為“演化權(quán)衡”。權(quán)衡是現(xiàn)代生物學家研究的重要課題，但在化石記錄中一直難覓蹤影。該項研究將演化權(quán)衡追溯到了距今五億兩千多萬年前的寒武紀時期。
瓦普塔蝦科（Waptiidae）為節(jié)肢動物一個已絕滅的原始類群，與現(xiàn)代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石在中國華南寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有記錄。幾年前，國外研究者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”（Waptia fieldensis）攜卵現(xiàn)象，論證了瓦普塔蝦有類似現(xiàn)代甲殼動物的孵育行為。論文基于澄江生物群中隸屬瓦普塔蝦科的“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）共計1020枚化石標本的觀察，發(fā)現(xiàn)其中4枚保存了精美的受精卵，部分卵還保存有胚胎的證據(jù)。這些卵被母體攜帶在左右雙瓣殼內(nèi)表面，在它們孵化過程中提供物理性保護并保障營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
研究發(fā)現(xiàn)，卵形川滇蟲攜帶的卵數(shù)量普遍多，最多者總數(shù)可達100顆以上，但直徑普遍小（均為0.5毫米左右）；形成鮮明對比的是，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍都少，最多者僅為25顆卵，但直徑都很大（普遍大于2毫米）。這些孵育性狀的鮮明對比，揭露了這兩種近緣節(jié)肢動物的繁殖策略發(fā)生了明顯改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同生態(tài)環(huán)境的適應性演化。它們在后代的數(shù)量-質(zhì)量之間進行了“權(quán)衡”——“多子多福”興于寒武紀早期，而“優(yōu)生優(yōu)育”則在寒武紀中期受到青睞。本項研究展現(xiàn)了演化權(quán)衡在寒武紀干群甲殼類動物中的清晰記錄；早期節(jié)肢動物得以輻射演化、大量繁盛，權(quán)衡機制可能曾經(jīng)扮演了非常重要的角色。
陳愛林認為澄江化石是研究寒武紀物種多樣性和生態(tài)多樣性現(xiàn)象起源最珍貴的化石寶庫，未來仍然具有重要研究潛力。該項研究我校陳愛林博士與中國地質(zhì)大學歐強教授為共同通訊作者。這項研究得到中國國家自然科學基金委員會、中國教育部及外專局“111計劃”、德國洪堡基金會等機構(gòu)的聯(lián)合資助。
Science Advances 雜志為全球著名學術期刊《Science》子刊，2019年中科院期刊分區(qū)為1區(qū)，影響因子12.804。
論文引用：Q. Ou, J. Vannier, X. Yang, A. Chen, H. Mai, D. Shu, J. Han, D. Fu, R. Wang, G. Mayer, Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods. Sci. Adv. 6, eaaz3376 (2020)
全文獲取地址：https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaaz3376
相關報道：寒武紀節(jié)肢動物孵育策略之演化權(quán)衡
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)中國地質(zhì)大學（北京）：每一個生物在生命周期內(nèi)獲取的能量、時間、空間等資源都是有限的。它需要“權(quán)衡”有限資源的充分利用，優(yōu)化配置后“投資”到身體各種性狀中，以達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態(tài)。以我們?nèi)祟悾℉omo sapiens）為例，父母親通常需要在后代的數(shù)量和質(zhì)量之間進行權(quán)衡——如果大量生育、粗放地撫養(yǎng)眾多后代，則對每個孩子投資不足，導致部分后代營養(yǎng)不良甚至夭折、或成年后生存狀況不佳；如果僅生育、精心培養(yǎng)少數(shù)后代，則可保障每個孩子都有較高的存活率及生活質(zhì)量。
權(quán)衡（Trade-offs）在現(xiàn)代生物的生命史策略演化中扮演著重要的角色。生物學家將近緣物種之間出現(xiàn)的表型此消彼長的可塑性演化規(guī)律稱為“演化權(quán)衡”。權(quán)衡法則遍行于生命世界，是現(xiàn)代生物學家研究的重要課題，但在化石記錄中一直難覓蹤影。
近日，我校地球科學與資源學院、早期生命演化實驗室歐強教授與西北大學舒德干教授、韓健研究員等通過對隸屬瓦普塔蝦科（Waptiidae）的一千多枚寒武紀原始節(jié)肢動物的研究，將生物“演化權(quán)衡”自然法則的起源追溯到了寒武紀早期。該成果發(fā)表于美國綜合性學術期刊《科學·進展》（Science Advances）。
瓦普塔蝦科（Waptiidae）為泛甲殼類節(jié)肢動物一個已絕滅的原始類群，與現(xiàn)代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石記錄在中國華南寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有發(fā)現(xiàn)。2016年，國外學者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”（Waptia fieldensis）攜卵現(xiàn)象，論證了瓦普塔蝦有類似現(xiàn)代甲殼動物的孵育行為。歐強團隊基于澄江生物群“卵形川滇蟲”（Chuandianella ovata）1020枚化石標本觀察，論證了該物種與菲爾德瓦普塔蝦的親緣關系非常近，并發(fā)現(xiàn)其中4枚保存了受精卵，部分卵內(nèi)還保存有胚胎的證據(jù)。母體將卵攜帶在左右雙瓣甲殼的內(nèi)表面，在孵化過程中提供物理性保護并保障營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，卵形川滇蟲攜帶的卵數(shù)量普遍多（最多者總數(shù)達100顆以上），但直徑普遍小（均為~0.5毫米）；與此形成鮮明對比的是，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍少（最多者僅為25顆卵），但直徑普遍大于2毫米。這兩種孵育性狀（卵徑-卵數(shù)）明顯的負相關性指示了這兩種瓦普塔蝦的繁殖策略發(fā)生了明顯的改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同時期、不同生態(tài)環(huán)境的適應性演化。
相比卵形川滇蟲，菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵明顯碩大，兩者單個卵的體積相差約60倍。卵大者，卵黃含量更多。卵黃內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素，是母體提供給后代胚胎發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)。因此，菲爾德瓦普塔蝦的卵營養(yǎng)儲備更豐富，胚胎發(fā)育更好，幼體則更健康，存活率也更高。從演化角度來看，這兩個近緣節(jié)肢動物在后代的數(shù)量-質(zhì)量之間進行了“權(quán)衡”——“多子多福”興于寒武紀早期，而“優(yōu)生優(yōu)育”則在寒武紀中期受到青睞。該研究展現(xiàn)了演化權(quán)衡在寒武紀節(jié)肢動物中的清晰記錄，論證了權(quán)衡機制自寒武紀以來就一直普遍作用于生命演化當中；此外，寒武紀節(jié)肢動物在繁殖策略上的演化權(quán)衡，對于該門類走向巨大成功，可能扮演了重要角色。
上述研究成果發(fā)表于國際學術期刊《Science Advances》：Ou, Q.*, Vannier, J., Yang X.F., Chen, A.L.*, Mai H.J., Shu, D.G., Han, J., Fu, D.J., Wang, R., Mayer, G., 2020. Evolutionary trade-off in reproduction of Cambrian arthropods. Science Advances. 6, eaaz3376. DOI: 10.1126/sciadv.aaz3376, 2020. [IF=13.267]
全文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/advances/6/18/eaaz3376.full.pdf
相關報道：中國學者論證最早生命演化權(quán)衡現(xiàn)象
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)中國科學報（池涵 熊曉芬）：在漫長的生命演化歷程中，每一個生物所能獲取的資源（能量、時間、空間等）是有限的。為了能達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態(tài)，生物要充分利用有限的資源，優(yōu)化配置到身體的各種性狀。這種近緣物種之間出現(xiàn)的表型此消彼長的可塑性演化現(xiàn)象被稱作“演化權(quán)衡”。權(quán)衡是現(xiàn)代生物學家研究的重要課題，但是因為缺少化石記錄，使得人們對其在早期生命演化中的所起到的作用和影響知之甚少。
中國科學家歐強、韓健和舒德干等人通過對寒武紀節(jié)肢動物孵育行為的研究，論證了已知最早的演化權(quán)衡現(xiàn)象，并提出在早期節(jié)肢動物走向輻射演化并大量繁殖的過程中，“權(quán)衡”機制可能曾經(jīng)扮演了非常重要的角色。
這支來自中國地質(zhì)大學（北京）、西北大學、云南大學、玉溪師范學院等高校的聯(lián)合科研團隊對我國澄江生物群及加拿大布爾吉斯頁巖生物群的1000多枚寒武紀瓦普塔蝦類節(jié)肢動物化石標本進行了研究，團隊發(fā)表在4月29日出版的《科學·進展》上的研究成果，將演化權(quán)衡追溯到了距今5.2億年前的寒武紀時期。
瓦普塔蝦科是節(jié)肢動物一個已絕滅的原始類群，與現(xiàn)代海洋甲殼動物親緣關系很近。它們的化石在中國寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群都有記錄。
歐強、韓健、舒德干等研究人員基于澄江生物群中隸屬瓦普塔蝦科的“卵形川滇蟲”共計1020枚化石標本的觀察，發(fā)現(xiàn)其中4枚保存了精美的受精卵，部分卵還保存有胚胎的證據(jù)。這些卵被母體攜帶在左右雙瓣殼內(nèi)表面，在它們孵化過程中提供物理性保護并保障營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣供應，使后代獲得最大的成活率。
歐強介紹說，幾年前曾經(jīng)有國外研究者報道了布爾吉斯頁巖中“菲爾德瓦普塔蝦”攜卵現(xiàn)象，論證了在距今5.08億年前，瓦普塔蝦就有類似現(xiàn)代甲殼動物的孵育行為。歐強等人發(fā)現(xiàn)，卵形川滇蟲攜帶的卵數(shù)量普遍多，最多者總數(shù)可達100顆以上，但直徑普遍小（均為0.5毫米左右）；而菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍都少，最多者僅為25顆卵，但直徑都很大（普遍大于2毫米）。這些孵育性狀的鮮明對比，揭露了這兩種近緣節(jié)肢動物的繁殖策略發(fā)生了明顯改變，反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同生態(tài)環(huán)境的適應性演化。
“從演化的角度來看，它們在后代的數(shù)量—質(zhì)量之間進行了‘權(quán)衡’。”歐強笑著說。研究表明，在寒武紀早期，生物還是追求“多子多福”；而到了寒武紀中期，“優(yōu)生優(yōu)育”顯然更受到青睞。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz3376