首次被发现!一只5亿年前的“虾”

来源:环球科学发布时间:2020-11-05

节肢动物怎样演化而来?它们的祖先又长什么样?这一生物进化的百年谜题或被中国科学家解开。	

近日,中科院南京地质古生物研究所科研团队在全球首次发现了一种5亿多年前的虾形化石:它长相奇异,有五只眼睛,既有海洋巨型捕食动物奇虾的掠食性附肢,又有我们熟知的蚊虫虾蟹等节肢动物硬化的表皮、愈合的头壳、多节的躯干和分节的腿肢。


因为其身体嵌合了多种动物的形态特征,就如同中国传统神话中的瑞兽——麒麟,因此被命名为“章氏麒麟虾”。


image.png

麒麟虾化石 。曾晗供图


中国科学家在寒武纪地层里发现的这些麒麟虾化石,填补了节肢动物起源过程中关键的缺失环节,将解开节肢动物起源这一生物进化的百年谜题。北京时间11月5日,《自然》杂志发表了这一最新研究成果。


“这是我们研究澄江动物群的又一重大发现,麒麟虾代表了达尔文进化论预言的重要过渡型物种,它架起了从奇虾演化到真节肢动物的中间桥梁,给生物进化论增添了一个强有力的化石证据。”发表该论文的寒武纪大爆发研究组负责人朱茂炎研究员表示。


image.png

麒麟虾化石。科技日报记者 陈磊摄


寒武纪大爆发的科学谜题


地球生命经历了约40亿年的漫长历史,为何直到5亿多年前的寒武纪时代,复杂多样的生命才在地球上突然出现?从达尔文开始,“寒武纪大爆发”这一重大生命演化事件,一直是困扰科学界的重大科学谜题。达尔文在他的《物种起源》里就特别提到,复杂动物在寒武纪突然出现是对进化论的巨大挑战。


“1984年,我们研究所的科学家在云南发现的澄江动物群更加凸显了‘寒武纪大爆发’的突发性,将‘达尔文的困惑’推向顶峰。”该论文的通讯作者黄迪颖研究员解释说,因为澄江动物群中的化石发现表明,包括脊椎动物在内,几乎所有现代动物门类在5.2亿年前都已经出现了。依据达尔文进化论,想要破解“寒武纪大爆发”之谜,科学家就需要找到像始祖鸟这样的动物门类起源的过渡型祖先化石。”


image.png

澄江动物群生态复原。杨定华绘图


填补节肢动物起源过程的缺失环节


澄江动物群中,多样性最高的是节肢动物。


“从‘寒武纪大爆发’开始,节肢动物便是地球上最成功的动物之一,也是当今地球个体数量最多的动物。”据该论文第一作者曾晗博士介绍,“节肢动物有表皮硬化、身体分节、附肢分节等特征,它们占据了动物界中大约80%的物种多样性,征服‘海陆空’。我们熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛都是节肢动物。”


但节肢动物起源一直成谜,并困扰着一代又一代的科学家。“寒武纪节肢动物之间的演化关系尚无定论。”曾晗说。


“澄江动物群中,奇虾是寒武纪顶级捕食者,体长可达两米,被认为是节肢动物的祖先类型。但是,奇虾和真节肢动物形态差异巨大,两者之间存在着难以跨越的演化鸿沟。这一鸿沟成为探索‘节肢动物起源之谜’的关键缺失环节。”该论文通讯作者、澄江古生物研究站站长赵方臣研究员说。


image.png


麒麟虾,嵌合多种动物形态的“四不像”


曾晗介绍,研究团队在澄江动物群找到了6块稀有的虾形化石,最大7厘米,最小的只有1厘米。研究人员采用多种技术手段,对化石进行了精细的比较解剖学研究,恢复其5亿年前的形态。


这种动物身体具有明显的真节肢动物特征,例如硬化的表皮、愈合的头壳、多节的躯干和分节的腿肢。但是,它的头部却又嵌合了节肢动物祖先类型的形态构造,包括寒武纪怪物“奥帕宾海蝎”特有的五只眼睛,以及奇虾的掠食性附肢。所以,它组合了真节肢动物和节肢动物祖先类型的身体特征,是一种罕见的“四不像”嵌合动物。这就如同麒麟,故此得名。


麒麟虾复原图。黄迪颖供图

麒麟虾复原图。黄迪颖供图


不过要想确定麒麟虾处于演化进程中的哪个位置,必须要经过科学的数据分析和演算。曾晗介绍,他们以多年积累的研究数据为基础,结合麒麟虾独特的嵌合形态和演化发育生物学分析,论证了奇虾和真节肢动物第一对附肢的同源性。通过谱系发生重建,计算反演出早期节肢动物演化关系和附肢形态转变的新模型。结果表明,麒麟虾的演化位置处于奇虾和其他真节肢动物之间,位于真节肢动物的根部。


麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式。曾晗制图

麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式。曾晗制图


节肢动物演化过程中存在缺失空档就此被填补,该研究论文审稿专家认为,“这一完美而出人意料的过渡型动物,填补了节肢动物演化史一个知识空白”。

扫码加蝌蚪五线谱微信