一只5亿年前的“虾”,首次被发现!

发布时间:11-0509:46
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麒麟是中国古代神话中的瑞兽,相传它的身上组合了多种动物的特点,集狮头、鹿角、虎眼、麋身、龙鳞、牛尾于一体。日前,《自然》杂志最新报道了由中国科学院南京地质古生物研究所科学家发现的一种5亿多年前长相奇异的化石,被称为“麒麟虾”,为生物进化论增添了又一有力实锤。

那么,它为什么被称为“麒麟虾”?科研人员在哪里发现了它?它究竟在生命演化中扮演了什么样的角色?它的科学意义在哪里?

麒麟虾化石 。曾晗供图

生命在地球上经历了约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”。

但是,从达尔文开始,“寒武纪大爆发”就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。

然而,到了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。

不过,达尔文进化论中也提出,破解“寒武纪大爆发”之谜的方法,即:科学家需要找到动物门类起源的过渡型祖先化石。

麒麟虾复原图。黄迪颖供图

在澄江动物群中,多样性最高的便是节肢动物,被誉为“寒武纪的明星”的三叶虫、奇虾,都是节肢动物。如果说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一,一点也不为过。

而现如今,我们熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛,也都是节肢动物,它们的共同点是:具有分节的身体和附肢。可以说,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。

那么,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。而澄江生物群中,丰富的节肢动物化石便成为了破解“达尔文的困惑”的“解铃石”之一。

此次,由朱茂炎研究员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”。

之所以称为“麒麟虾”,是因为它如同中国传统神话中的“四不像”瑞兽——麒麟”一般,身体嵌合了多种动物的形态特征。

“麒麟虾”是虾形,长有五只眼睛,拥有当时海洋中巨型捕食型动物“奇虾”的捕食型“大钳子”,以及我们现在熟知的节肢动物(如无处不在的蚊、虫、虾、蟹)的多种特征 。

麒麟虾复原图。黄迪颖供图

在澄江动物群中,奇虾被认为是节肢动物的祖先类型,它是体长可达两米的顶级捕食动物。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“麒麟虾”,其头部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。但是,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。

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7cm。

研究团队采用多种技术手段,对“麒麟虾”化石进行了精细的比较解剖学研究。以多年积累的世界上其它寒武纪化石的研究数据为基础,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。

研究人员通过谱系发生重建,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它真节肢动物之间,位于真节肢动物的根部。

“麒麟虾”代表了达尔文进化论预言的重要过渡化石,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。

经过几代科学家们的不断努力,人们对动物起源之谜有了诸多重要认识,然而这远不是终点,在生命演化的过程中仍有诸多“谜团”等待我们去揭开。

(来源:人民日报客户端)

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