首次被發現!一隻5億年前的「蝦蝦蝦蝦蝦蝦蝦」

2020-11-21 環球網

節肢動物怎樣演化而來？它們的祖先又長什麼樣？這一生物進化的百年謎題或被中國科學家解開。

近日，中科院南京地質古生物研究所科研團隊在全球首次發現了一種5億多年前的蝦形化石：它長相奇異，有五隻眼睛，既有海洋巨型捕食動物奇蝦的掠食性附肢，又有我們熟知的蚊蟲蝦蟹等節肢動物硬化的表皮、癒合的頭殼、多節的軀幹和分節的腿肢。

因為其身體嵌合了多種動物的形態特徵，就如同中國傳統神話中的瑞獸——麒麟，因此被命名為「章氏麒麟蝦」。

麒麟蝦化石 。曾晗供圖

中國科學家在寒武紀地層裡發現的這些麒麟蝦化石，填補了節肢動物起源過程中關鍵的缺失環節，將解開節肢動物起源這一生物進化的百年謎題。北京時間11月5日，《自然》雜誌發表了這一最新研究成果。

「這是我們研究澄江動物群的又一重大發現，麒麟蝦代表了達爾文進化論預言的重要過渡型物種，它架起了從奇蝦演化到真節肢動物的中間橋梁，給生物進化論增添了一個強有力的化石證據。」發表該論文的寒武紀大爆發研究組負責人朱茂炎研究員表示。

麒麟蝦化石。科技日報記者 陳磊攝

寒武紀大爆發的科學謎題

地球生命經歷了約40億年的漫長歷史，為何直到5億多年前的寒武紀時代，複雜多樣的生命才在地球上突然出現？從達爾文開始，「寒武紀大爆發」這一重大生命演化事件，一直是困擾科學界的重大科學謎題。達爾文在他的《物種起源》裡就特別提到，複雜動物在寒武紀突然出現是對進化論的巨大挑戰。

「1984年，我們研究所的科學家在雲南發現的澄江動物群更加凸顯了『寒武紀大爆發』的突發性，將『達爾文的困惑』推向頂峰。」該論文的通訊作者黃迪穎研究員解釋說，因為澄江動物群中的化石發現表明，包括脊椎動物在內，幾乎所有現代動物門類在5.2億年前都已經出現了。依據達爾文進化論，想要破解「寒武紀大爆發」之謎，科學家就需要找到像始祖鳥這樣的動物門類起源的過渡型祖先化石。」

澄江動物群生態復原。楊定華繪圖

填補節肢動物起源過程的缺失環節

澄江動物群中，多樣性最高的是節肢動物。

「從『寒武紀大爆發』開始，節肢動物便是地球上最成功的動物之一，也是當今地球個體數量最多的動物。」據該論文第一作者曾晗博士介紹，「節肢動物有表皮硬化、身體分節、附肢分節等特徵，它們佔據了動物界中大約80%的物種多樣性，徵服『海陸空』。我們熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛都是節肢動物。」

但節肢動物起源一直成謎，並困擾著一代又一代的科學家。「寒武紀節肢動物之間的演化關係尚無定論。」曾晗說。

「澄江動物群中，奇蝦是寒武紀頂級捕食者，體長可達兩米，被認為是節肢動物的祖先類型。但是，奇蝦和真節肢動物形態差異巨大，兩者之間存在著難以跨越的演化鴻溝。這一鴻溝成為探索『節肢動物起源之謎』的關鍵缺失環節。」該論文通訊作者、澄江古生物研究站站長趙方臣研究員說。

麒麟蝦，嵌合多種動物形態的「四不像」

曾晗介紹，研究團隊在澄江動物群找到了6塊稀有的蝦形化石，最大7釐米，最小的只有1釐米。研究人員採用多種技術手段，對化石進行了精細的比較解剖學研究，恢復其5億年前的形態。

這種動物身體具有明顯的真節肢動物特徵，例如硬化的表皮、癒合的頭殼、多節的軀幹和分節的腿肢。但是，它的頭部卻又嵌合了節肢動物祖先類型的形態構造，包括寒武紀怪物「奧帕賓海蠍」特有的五隻眼睛，以及奇蝦的掠食性附肢。所以，它組合了真節肢動物和節肢動物祖先類型的身體特徵，是一種罕見的「四不像」嵌合動物。這就如同麒麟，故此得名。

麒麟蝦復原圖。黃迪穎供圖

不過要想確定麒麟蝦處於演化進程中的哪個位置，必須要經過科學的數據分析和演算。曾晗介紹，他們以多年積累的研究數據為基礎，結合麒麟蝦獨特的嵌合形態和演化發育生物學分析，論證了奇蝦和真節肢動物第一對附肢的同源性。通過譜系發生重建，計算反演出早期節肢動物演化關係和附肢形態轉變的新模型。結果表明，麒麟蝦的演化位置處於奇蝦和其他真節肢動物之間，位於真節肢動物的根部。

麒麟蝦揭示的節肢動物起源和早期演化新模式。曾晗製圖

節肢動物演化過程中存在缺失空檔就此被填補，該研究論文審稿專家認為，「這一完美而出人意料的過渡型動物，填補了節肢動物演化史一個知識空白」。

來源：科技日報

科技日報記者 陳磊

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