科学家发现五亿年前虾化石,被誉为寒武纪“麒麟”

发布时间:11-0510:25

新京报快讯(记者 张璐)记者今天(11月5日)从中国科学院南京地质古生物研究所(南古所)获悉,科学家发现了一种5亿多年前长有五只眼睛的虾形化石,其身体兼具当时海洋中巨型捕食动物“奇虾”和节肢动物的多种特征,被誉为寒武纪的“麒麟”,命名为“章氏麒麟虾”。它是打开节肢动物起源之谜的过渡型物种。

这是我国云南 “澄江动物群”中又一项新的重大科学发现,为生物进化论增添了有力实证。这项研究成果刊登在英国《自然》杂志上。

寻找过渡型祖先化石

在地球上,生命经历了约40亿年的漫长历史。然而,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。这一里程碑式的重大生命演化事件,被称为“寒武纪大爆发”。从达尔文开始,“寒武纪大爆发”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,由中国科学院南京地质古生物研究所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。因为澄江动物群中化石发现表明,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,科学家就需要找到动物门类起源的过渡型祖先化石。

澄江动物群生态复原图 (杨定华绘图)

“四不像”虾化石 解答节肢动物起源之谜

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。人们熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛就是节肢动物,它们都具有分节的身体和附肢。当今地球个体数量最多的动物就是节肢动物,它们占据了动物界中大约80%的物种多样性,在海、陆、空各种环境下都有它们的身影。

然而,节肢动物是怎么演化而来的?它们的祖先又长什么样? 这是生物进化的一大难题,一百多年来困扰着一代又一代的科学家。

近日,南古所研究员朱茂炎领导的寒武纪大爆发研究组在澄江动物群中找到了解答“节肢动物起源之谜”的关键化石——“章氏麒麟虾”,以研究论文的形式在《自然》杂志上发表了这项最新研究成果。“此次发现的‘章氏麒麟虾’其身体嵌合了多种动物的形态特征,如同中国传统神话中的瑞兽——麒麟” 。论文通讯作者、南古所研究员黄迪颖说。

麒麟虾化石(曾晗供图)

通讯作者之一的南古所研究员赵方臣说:“澄江动物群中,奇虾是体长可达两米的顶级捕食动物,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”。

此次发现的 “章氏麒麟虾”,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,以及寒武纪巨型顶级捕食动物——奇虾的掠食性附肢。所以,“章氏麒麟虾”组合了真节肢动物和节肢动物祖先类型的身体特征,是一种罕见的嵌合动物。

生物进化论增添“化石证据”

本次发现的“章氏麒麟虾”化石中,最小的如同虾米般,最大的长达7厘米。据据论文第一作者、南古所博士曾晗介绍,研究团队采用多种技术手段,对“章氏麒麟虾”化石进行了精细的比较解剖学研究。以多年积累的研究数据为基础,结合“章氏麒麟虾”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,“章氏麒麟虾”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。

麒麟虾复原图 (黄迪颖供图)

麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式 (曾晗制图)

“章氏麒麟虾”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,填补了节肢动物起源过程中关键的缺失环节,给生物进化论增添了一个强有力的化石证据。

新京报记者 张璐

编辑 樊一婧 校对 危卓

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