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五亿多年前奇特的“麒麟虾”化石

2020-11-0609:53:15来源:中国日报网

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中国日报 11月5日电 11月5日,英国《Nature》杂志报道了由中国科学院南京地质古生物研究所发现的一种5亿多年前,形似虾一样的动物化石,身体兼具当时海洋巨型捕食动物“奇虾”和节肢动物(如昆虫虾蟹)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实证。

地球上的生命经历了约40亿年的漫长演化历史,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”推向顶点。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(图一)。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。

图一:澄江动物群生态复原。 (杨定华 绘图)

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。节肢动物(如蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛)占据了当今动物界大约80%的物种多样性, 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,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——“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。

图二:麒麟虾化石 (曾晗 供图)

此次发现的“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,它的头部却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,“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(图二、图三)。

在本研究中,研究团队对“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。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(图四)。

图三:麒麟虾复原图 (孙捷 绘图)

图四:麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式 (曾晗 制图)

“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。

责任编辑:向勤如(EN006)

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