來自云南的麒麟蝦,可惜沒活到今天圖片來源:譚超
這就是近期中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種5億多年前長相奇異的麒麟蝦。之所以受到廣泛關(guān)注,是因為麒麟蝦的化石能夠有效地幫助我們探索“節(jié)肢動物的起源”這一科學(xué)界重大問題,這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Nature》上。麒麟蝦化石 圖片來源:中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所一切要從發(fā)現(xiàn)的麒麟蝦的身體結(jié)構(gòu)說起。麒麟蝦身上,既保留有較原始的器官,也有新的構(gòu)造,處于節(jié)肢動物祖先類型和真節(jié)肢動物之間。
麒麟蝦復(fù)原圖 圖片來源:作者提供
這些新的構(gòu)造都是啥?
相比之下,麒麟蝦雖不具備三葉蟲那超硬的礦化外骨骼,可它卻更為輕便靈活。歷史長河的案例表明,如果過于追求重甲而犧牲了機動獲取信息等其它能力,似乎就會陷于某種被動中,最終被時代拋棄。三葉蟲、鼠式坦克與戰(zhàn)列艦,勝不能追,敗不能退,卒 圖片來源:譚超
2. 愈合的頭部麒麟蝦身材修長,看起來近乎九頭身的完美比例。化石保存了麒麟蝦修長的身材;中間的兩條深色線:上面是消化道、下面是腹神經(jīng)索 圖片來源:中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所
雖然和現(xiàn)今的蝦比起來,它的頭看上去很小,但是相比更早的類群來說已經(jīng)很大了,這是因為麒麟蝦的頭部其實包含幾個體節(jié)。簡單來說,麒麟蝦打通了蟲體的前4個體節(jié),形成了一個相對較大的整體空間,這就為“大型設(shè)備”整合組裝在一起創(chuàng)造了條件。麒麟蝦的頭部有5只眼睛,這與當(dāng)時海洋中另一種動物——奧帕賓海蝎相似。粗而短的前肢,靠抱、握、夾來獵食,與寒武紀(jì)的奇蝦相似。麒麟蝦的頭已經(jīng)集進(jìn)食、感官及控制于一體。麒麟蝦在寒武紀(jì)的表現(xiàn)可圈可點,這離不開新結(jié)構(gòu)的有機整合 圖片來源:譚超
麒麟蝦的創(chuàng)新操作好比打開了潘多拉魔盒。之后的節(jié)肢動物在此基礎(chǔ)上愈合了更多的體節(jié),也融入了更多功能?,F(xiàn)今的蝦將十多個體節(jié)融合成頭胸部,包裹在一整塊頭胸甲之中,內(nèi)置各種器官,擔(dān)負(fù)感覺、行走、捕食、消化、呼吸等眾多功能。所以,相比之下,它們的頭部看起來要大很多。現(xiàn)生蝦的頭胸甲內(nèi)包含眾多器官圖片來源:譚超
3. 分節(jié)腿肢早期的附肢叫葉足,比較柔軟,卻能夠讓動物的身體抬離地面,幫助動物們站起來,并進(jìn)行移動,例如微網(wǎng)蟲、怪誕蟲等。到了麒麟蝦這一階段,它們的腿肢開始分節(jié),并包裹上“裝甲”,變得堅硬強壯,更加高級。1 葉足(微網(wǎng)蟲),2 雙肢型分節(jié)附肢(麒麟蝦)圖片來源:譚超
分節(jié)腿肢算是真節(jié)肢動物的入門標(biāo)準(zhǔn),它極具潛力,后輩們在此基礎(chǔ)上做出了更大的創(chuàng)造和升級,演化出了撕咬的顎、吸血的針、感知的觸角、御敵的大鉗子等,甚至紡絲和交配的工具。螞蟻頭上靈活的觸角與強壯的顎 圖片來源:wikipedia-Mariana Ruiz
雌性蚊子吸血的口器Anopheles stephensi 圖片來源:Jim Gathany -PHIL
有大鉗子的蝎子圖片來源:Dreamtime.com
蜘蛛獠牙及腹部的紡器圖片來源:Graphik:S.Scharf以上三個明顯的特征,表明了麒麟蝦已經(jīng)跨入了真節(jié)肢動物的大門檻,但它身上仍保留了一部分節(jié)肢動物祖先的特征。1. 五眼海蝎
麒麟蝦并未演化出觸角,而是直接照搬了奧帕賓海蝎頭上的五只眼睛,以此作為主要感官器官。這些復(fù)眼由很多小眼組成,小眼前面有塊晶狀體,后面連有一條視神經(jīng),每個小眼捕捉到的光線形成了一個像素點。很多小眼排列在一起,便組成了完整的圖像。它的復(fù)眼形狀為半球形,能接收到光線角度很廣,使得視角范圍非常大;雖然小眼不能調(diào)焦,視距較近,但對光線變化非常敏感,反應(yīng)迅速;而且還有5只,所以一旦盯上目標(biāo),就能牢牢鎖定。無論捕食還是逃避敵害,作用都很大。眼觀六路,反應(yīng)敏捷,適合刺客型選手圖片來源:英雄聯(lián)盟2. 捕食前附肢
麒麟蝦還照搬奇蝦的前附肢,把第一對附肢特化成了捕食前附肢,又堅硬又靈活。畢竟在寒武紀(jì)想吃上肉,還得靠這帶倒刺的家伙事兒。麒麟蝦與早期節(jié)肢類前附肢演化重建 圖片來源:中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所
從這張圖可以看出早期節(jié)肢動物前附肢的變化:麒麟蝦和奇蝦的捕食大附肢同源(A、B)。之后分化為兩類,一類節(jié)數(shù)減少,演化為鰲肢類和大附肢類(C),往力量型發(fā)展,增強了捕食能力。而等刺蟲這類,一部分保留了捕食功能,另一部分似乎又變細(xì),往靈活性發(fā)展(D)。之后又分化出納羅蟲、撫仙湖蟲、瓦普塔蝦等,它們的前附肢看起來更像觸角了(E)。在生命演化過程中“謎團(tuán)”不斷,麒麟蝦化石的發(fā)現(xiàn),架起了從奇蝦演化到真節(jié)肢動物的中間橋梁,填補了節(jié)肢動物起源過程中關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié),為生物進(jìn)化論增添了又一有力實證。
出品:科普中國
制作:劉蕓、譚超、王冠群、潘浩晨(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所 )監(jiān)制:中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心(本文中標(biāo)明來源的圖片已獲得授權(quán))
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