5億年前蝦形化石首次被發(fā)現(xiàn)！5億年前蝦形化石長(zhǎng)什么樣有何意義

麒麟是中國(guó)古代神話中的瑞獸，相傳它的身上組合了多種動(dòng)物的特點(diǎn)，集獅頭、鹿角、虎眼、麋身、龍鱗、牛尾于一體。日前，《自然》雜志最新報(bào)道了由中國(guó)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(zhǎng)相奇異的化石，被稱為“麒麟蝦”，為生物進(jìn)化論增添了又一有力實(shí)錘。

那么，它為什么被稱為“麒麟蝦”？科研人員在哪里發(fā)現(xiàn)了它？它究竟在生命演化中扮演了什么樣的角色？它的科學(xué)意義在哪里？

生命在地球上經(jīng)歷了約40億年的漫長(zhǎng)歷史。然而，直到5億多年前的寒武紀(jì)時(shí)代，復(fù)雜多樣的生命才在地球上突然出現(xiàn)，這一里程碑式的重大生命演化事件，被稱為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。

但是，從達(dá)爾文開始，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”就一直是困擾科學(xué)界的重大科學(xué)謎題。達(dá)爾文在他的《物種起源》里就特別提到，復(fù)雜動(dòng)物在寒武紀(jì)突然出現(xiàn)是對(duì)進(jìn)化論的巨大挑戰(zhàn)。 

然而，到了1984年，由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家在云南發(fā)現(xiàn)的“澄江動(dòng)物群”更加凸顯了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的突發(fā)性，將“達(dá)爾文的困惑”推向頂峰。因?yàn)槌谓瓌?dòng)物群中化石發(fā)現(xiàn)表明，包括脊椎動(dòng)物在內(nèi)，幾乎所有現(xiàn)代動(dòng)物門類在5.2億年前都已經(jīng)出現(xiàn)了。

不過，達(dá)爾文進(jìn)化論中也提出，破解“寒武紀(jì)大爆發(fā)”之謎的方法，即：科學(xué)家需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。

在澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的便是節(jié)肢動(dòng)物，被譽(yù)為“寒武紀(jì)的明星”的三葉蟲、奇蝦，都是節(jié)肢動(dòng)物。如果說從寒武紀(jì)大爆發(fā)開始，節(jié)肢動(dòng)物便是地球上最成功的動(dòng)物之一，一點(diǎn)也不為過。

而現(xiàn)如今，我們熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛，也都是節(jié)肢動(dòng)物，它們的共同點(diǎn)是：具有分節(jié)的身體和附肢?？梢哉f，當(dāng)今地球個(gè)體數(shù)量最多的動(dòng)物就是節(jié)肢動(dòng)物，它們占據(jù)了動(dòng)物界中大約80%的物種多樣性，在海、陸、空各種環(huán)境下都有它們的身影。

那么，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化而來的？它們的祖先又長(zhǎng)什么樣？這是生物進(jìn)化的一大難題，一百多年來困擾著一代又一代的科學(xué)家。而澄江生物群中，豐富的節(jié)肢動(dòng)物化石便成為了破解“達(dá)爾文的困惑”的“解鈴石”之一。

此次，由朱茂炎研究員領(lǐng)導(dǎo)的寒武紀(jì)大爆發(fā)研究組在澄江動(dòng)物群中找到了解答“節(jié)肢動(dòng)物起源之謎”的關(guān)鍵化石——“章氏麒麟蝦”。

之所以稱為“麒麟蝦”，是因?yàn)樗缤袊?guó)傳統(tǒng)神話中的“四不像”瑞獸——麒麟”一般，身體嵌合了多種動(dòng)物的形態(tài)特征。

“麒麟蝦”是蝦形，長(zhǎng)有五只眼睛，擁有當(dāng)時(shí)海洋中巨型捕食型動(dòng)物“奇蝦”的捕食型“大鉗子”，以及我們現(xiàn)在熟知的節(jié)肢動(dòng)物（如無處不在的蚊、蟲、蝦、蟹）的多種特征 。

在澄江動(dòng)物群中，奇蝦被認(rèn)為是節(jié)肢動(dòng)物的祖先類型，它是體長(zhǎng)可達(dá)兩米的頂級(jí)捕食動(dòng)物。但是，奇蝦和真節(jié)肢動(dòng)物，形態(tài)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(jié)肢動(dòng)物起源之謎”的關(guān)鍵缺失環(huán)節(jié)。

此次發(fā)現(xiàn)的“麒麟蝦”，其頭部嵌合了節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的形態(tài)構(gòu)造，包括寒武紀(jì)怪物——奧帕賓海蝎特有的五只眼睛，以及寒武紀(jì)巨型頂級(jí)捕食動(dòng)物——奇蝦的掠食性附肢。但是，身體具有明顯的真節(jié)肢動(dòng)物特征，例如硬化的表皮、愈合的頭殼、多節(jié)的軀干和分節(jié)的腿肢。

本次發(fā)現(xiàn)的“章氏麒麟蝦”化石中，最小的如同蝦米般，最大的長(zhǎng)達(dá)7cm。 

研究團(tuán)隊(duì)采用多種技術(shù)手段，對(duì)“麒麟蝦”化石進(jìn)行了精細(xì)的比較解剖學(xué)研究。以多年積累的世界上其它寒武紀(jì)化石的研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合“麒麟蝦”獨(dú)特的嵌合形態(tài)和演化發(fā)育生物學(xué)分析，論證了奇蝦和真節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的同源性。

研究人員通過譜系發(fā)生重建，計(jì)算反演出早期節(jié)肢動(dòng)物演化關(guān)系和附肢形態(tài)轉(zhuǎn)變的新模型。結(jié)果表明，“麒麟蝦”的演化位置處于奇蝦和其它真節(jié)肢動(dòng)物之間，位于真節(jié)肢動(dòng)物的根部。

“麒麟蝦”代表了達(dá)爾文進(jìn)化論預(yù)言的重要過渡化石，它架起了從奇蝦演化到真節(jié)肢動(dòng)物的中間橋梁，填補(bǔ)了節(jié)肢動(dòng)物起源過程中關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié)，給生物進(jìn)化論增添了一個(gè)強(qiáng)有力的化石證據(jù)。

經(jīng)過幾代科學(xué)家們的不斷努力，人們對(duì)動(dòng)物起源之謎有了諸多重要認(rèn)識(shí)，然而這遠(yuǎn)不是終點(diǎn)，在生命演化的過程中仍有諸多“謎團(tuán)”等待我們?nèi)ソ议_。