自然科普:“四不像”章氏麒麟蝦究竟長(zhǎng)啥樣
作者:馮偉民
發(fā)布時(shí)間:2023-09-22
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最新研究發(fā)現(xiàn),5.2億年前的章氏麒麟蝦只有一只中眼和一對(duì)側(cè)眼,并非先前認(rèn)定的頭部長(zhǎng)有5只復(fù)眼。長(zhǎng)相奇特的它,再次引發(fā)公眾好奇。


圖為建模后的章氏麒麟蝦。 新華社發(fā)

進(jìn)化雜談

近日,國(guó)際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》在線發(fā)表了我國(guó)和英國(guó)古生物學(xué)團(tuán)隊(duì)的論文,重新修訂了5.2億年前章氏麒麟蝦的面貌,特別是頭部,由6部分組成。這一新認(rèn)知不僅活躍了古生物學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴,也為重新評(píng)價(jià)章氏麒麟蝦這個(gè)特殊動(dòng)物化石的演化意義提供了科學(xué)依據(jù)。


前后差異明顯,頭部分為六部分

2020年,我國(guó)學(xué)者在云南澄江生物群發(fā)現(xiàn)章氏麒麟蝦這個(gè)新物種。由于其形態(tài)特異,頭部前端有類似歐巴賓海蝎的五只眼睛,性狀介于真節(jié)肢動(dòng)物與奇蝦動(dòng)物之間,被稱為“四不像”動(dòng)物,在演化上有著獨(dú)特的重要意義。


此次新成果基于顯微CT、計(jì)算機(jī)三維建模和虛擬解剖等技術(shù),使5億多年前的化石以立體的形態(tài)栩栩如生地呈現(xiàn)出來(lái),因而在軟軀體形態(tài)研究中獲得意外驚喜。其中頭部眼睛的發(fā)現(xiàn)尤其引人注目。原來(lái)以為章氏麒麟蝦有5只眼,包括一對(duì)前眼和3只后眼,但最新研究卻發(fā)現(xiàn),章氏麒麟蝦只有一只中眼和一對(duì)側(cè)眼,共3只眼。原來(lái)識(shí)別認(rèn)定為中間后眼的結(jié)構(gòu)實(shí)為“前骨片”。


在附肢認(rèn)識(shí)上,也與先前有明顯差異。先前的報(bào)道中僅發(fā)現(xiàn)兩對(duì)單支型口后附肢,而現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到前四對(duì)口后附肢均位于頭部,且均為雙支型。


得益于化石材料保存得幾乎完整,研究人員能夠?qū)梓胛r的頭部進(jìn)行成像,識(shí)別出6個(gè)部分:前面的一部分有眼睛,第二部分有一對(duì)大的抓握肢,另外4部分各有一對(duì)關(guān)節(jié)肢。因此,完善修訂了章氏麒麟蝦的前附肢、軀干體節(jié)、尾部附肢等部位的形態(tài)及數(shù)量描述。這一系列的新發(fā)現(xiàn)為重新評(píng)估章氏麒麟蝦的形態(tài)特征,結(jié)構(gòu)功能和與其他類群的親緣關(guān)系,以及在譜系演化中的地位都奠定了重要基礎(chǔ)。


嵌合多種動(dòng)物特征,是節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)化的中間鑰匙

章氏麒麟蝦是一種長(zhǎng)相十分奇特的化石,其頭部前側(cè)裝有3個(gè)眼睛。這在澄江生物群中顯得標(biāo)新立異,非常特別。用麒麟來(lái)命名一個(gè)物種,有其特別的含義。


麒麟,是我國(guó)古代神話中的祥瑞神獸,通常來(lái)說(shuō),有著龍首、麋身、牛尾、狼蹄等多種動(dòng)物融合一體的特征。


章氏麒麟蝦也同樣如此,它既有覆蓋著體表的骨骼,或者說(shuō)是表皮,又有著分節(jié)的身軀,和多個(gè)環(huán)節(jié)愈合成為了一個(gè)堅(jiān)硬的頭殼,以及分節(jié)的腿肢等屬于真節(jié)肢動(dòng)物非常明顯的特征。

另外,它也有著屬于節(jié)肢動(dòng)物祖先的形態(tài),與同時(shí)代的奇蝦有著類似的附肢。章氏麒麟蝦就像是神話中的麒麟一樣,身體生長(zhǎng)出了兩種動(dòng)物的不同身體特征,嵌合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物的特征。這表明麒麟蝦的演化位置可能位于真節(jié)肢動(dòng)物的最根部,處于奇蝦類和其他真節(jié)肢動(dòng)物之間。


此次研究發(fā)現(xiàn),麒麟蝦實(shí)際上還擁有兩對(duì)以前未被發(fā)現(xiàn)的腿,這完善和糾正了以前對(duì)麒麟蝦屬的頭部結(jié)構(gòu)的解釋,彰顯了頭部演化的意義,說(shuō)明寒武紀(jì)麒麟蝦頭部6部分組成與現(xiàn)代節(jié)肢動(dòng)物頭部特征相同,表明現(xiàn)生節(jié)肢動(dòng)物頭部結(jié)構(gòu)源自距今5.2億年前具有六個(gè)節(jié)頭的麒麟蝦祖先。


這種長(zhǎng)相奇特的章氏麒麟蝦,為揭開節(jié)肢動(dòng)物起源之謎提供了關(guān)鍵環(huán)節(jié),是節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)化的中間鑰匙,也被認(rèn)為是證明達(dá)爾文進(jìn)化論的又一個(gè)實(shí)錘。


技術(shù)助力,讓古生物研究煥發(fā)新活力

近年來(lái),古生物學(xué)研究突飛猛進(jìn),很大程度上歸結(jié)于現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用。此次研究中的新進(jìn)展,就是有賴于顯微CT、計(jì)算機(jī)三維建模和虛擬解剖等技術(shù)。


其中,顯微CT技術(shù)讓珍貴的化石避免傳統(tǒng)切片破壞化石帶來(lái)的尷尬,可以窺視化石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。計(jì)算機(jī)三維建模的數(shù)字技術(shù)可以進(jìn)行立體旋轉(zhuǎn),將5億年前化石真面目全方位地展示出來(lái),從而發(fā)現(xiàn)麒麟蝦頭部真實(shí)的6大組成部分。虛擬解剖技術(shù)清晰地展示了麒麟蝦的前附肢、軀干體節(jié)、尾部附肢等部位的形態(tài)及數(shù)量,奠定了麒麟蝦的全方面描述的基礎(chǔ)。


如今,新技術(shù)越來(lái)越運(yùn)用于古生物學(xué)研究,讓古生物這門古老學(xué)科不斷煥發(fā)新的活力,古生物學(xué)家也逐漸擺脫了由于化石的稀缺而無(wú)法作深入研究的困境。借助新技術(shù)的有力手段,科學(xué)家正在揭開地球生命史上越來(lái)越多的奧秘,為人類認(rèn)知地球演變以及生命起源與進(jìn)化提供越來(lái)越豐富的知識(shí)。


(作者系中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽(yù)館長(zhǎng))


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