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[科普中国]-五亿年前的超长大“虾仁”,有被诱惑到

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体长达7cm,头小身体长,如果存在这么一种虾仁,你心动不?

来自云南的麒麟虾,只可惜没活到今天

图片来源:谭超

这就是近期中国科学院南京地质古生物研究所科学家发现的一种5亿多年前长相奇异的麒麟虾。之所以受到广泛关注,是因为麒麟虾的化石能够有效地帮助我们探索“节肢动物的起源”这一科学界重大问题,这一发现发表在权威学术期刊《Nature》上。

麒麟虾化石

图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

一切要从发现的麒麟虾的身体结构说起。麒麟虾身上,既保留有较原始的器官,也有新的构造,处于节肢动物祖先类型和真节肢动物之间。

麒麟虾复原图 图片来源:作者提供

那这些新的构造都是啥?

1 硬化表皮

说到节肢动物,不得不提奇虾。奇虾是当时海中一霸,可它的表皮是比较软的。而麒麟虾的表皮由几丁质强化,更为坚硬,面对寒武纪的大部分对手都不虚。

当然,与麒麟虾同处于寒武纪海洋中的三叶虫也是身披坚硬的盔甲的,并且其外骨骼是由以甲壳素为主联合方解石、磷化钙等矿物组成的,是名副其实的“重甲”。但注意,这样的结构虽能够加强防御,却也拖慢了三叶虫行动的脚步。(更多奇虾与三叶虫的信息,可参阅“如果你在寒武纪,要怎么才能生存下去”https://mp.weixin.qq.com/s/5S9oxnzljnhcrveE9H1ZCw)

图片来源:谭超

相比之下,麒麟虾虽不具备三叶虫那超硬的矿化外骨骼,可它却更为轻便灵活。历史长河的案例表明,如果过于追求重甲而牺牲了机动获取信息等其它能力,似乎就会陷于某种被动中,最终被时代抛弃。

三叶虫、鼠式坦克与战列舰,胜不能追,败不能退,卒

图片来源:谭超

2 愈合的头部

麒麟虾身材修长,看起来近乎九头身的完美比例。

化石保存了麒麟虾修长的身材;中间的两条深色线:上面是消化道、下面是腹神经索

图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

虽然和现今的虾比起来,它的头看上去很小,但是相比更早的类群来说已经很大了,这是因为麒麟虾的头部其实包含几个体节。

简单来说,麒麟虾打通了虫体的前4个体节,形成了一个相对较大的整体空间,这就为“大型设备”整合组装在一起创造了条件。

麒麟虾的头部有5只眼睛,这与当时海洋中另一种动物——奥帕宾海蝎相似。粗而短的前肢,靠抱、握、夹来猎食,与寒武纪的奇虾相似。麒麟虾的头已经集进食、感官及控制于一体。

麒麟虾在寒武纪的表现可圈可点,这离不开新结构的有机整合

图片来源:谭超

麒麟虾的创新操作好比打开了潘多拉魔盒。之后的节肢动物在此基础上愈合了更多的体节,也融入了更多功能。现今的虾将十多个体节融合成头胸部,包裹在一整块头胸甲之中,内置各种器官,担负感觉、行走、捕食、消化、呼吸等众多功能。所以,相比之下,它们的头部看起来要大很多。

现生虾的头胸甲内包含众多器官

图片来源:谭超

3 分节腿肢

早期的附肢叫叶足,比较柔软,却能够让动物的身体抬离地面,帮助动物们站起来,并进行移动,例如微网虫、怪诞虫等。到了麒麟虾这一阶段,它们的腿肢开始分节,并包裹上“装甲”,变得坚硬强壮,更加高级。

1 叶足(微网虫),2 双肢型分节附肢(麒麟虾)

图片来源:谭超

分节腿肢算是真节肢动物的入门标准,它极具潜力,后辈们在此基础上做出了更大的创造和升级,演化出了撕咬的颚、吸血的针、感知的触角、御敌的大钳子等,甚至纺丝和交配的工具。

蚂蚁头上灵活的触角与强壮的颚

图片来源:wikipedia-Mariana Ruiz

雌性蚊子吸血的口器Anopheles stephensi

图片来源:Jim Gathany -PHIL

有大钳子的蝎子

图片来源:Dreamtime.com

蜘蛛獠牙及腹部的纺器

图片来源:Graphik:S.Scharf

以上三个明显的特征,表明了麒麟虾已经跨入了真节肢动物的大门槛,但它身上仍保留了一部分节肢动物祖先的特征。

1 五眼海蝎

麒麟虾并未演化出触角,而是直接照搬了奥帕宾海蝎头上的五只眼睛,以此作为主要感官器官。这些复眼由很多小眼组成,小眼前面有块晶状体,后面连有一条视神经,每个小眼捕捉到的光线形成了一个像素点。很多小眼排列在一起,便组成了完整的图像。

它的复眼形状为半球形,能接收到光线角度很广,使得视角范围非常大;虽然小眼不能调焦,视距较近,但对光线变化非常敏感,反应迅速;而且还有5只,所以一旦盯上目标,就能牢牢锁定。无论捕食还是逃避敌害,作用都很大。

眼观六路,反应敏捷,适合刺客型选手

图片来源:英雄联盟

2 捕食前附肢

麒麟虾还照搬奇虾的前附肢,把第一对附肢特化成了捕食前附肢,又坚硬又灵活。毕竟在寒武纪想吃上肉,还得靠这带倒刺的家伙事儿。

麒麟虾与早期节肢类前附肢演化重建

图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

从这张图可以看出早期节肢动物前附肢的变化:麒麟虾和奇虾的捕食大附肢同源(A、B)。之后分化为两类,一类节数减少,演化为鳌肢类和大附肢类(C),往力量型发展,增强了捕食能力。而等刺虫这类,一部分保留了捕食功能,另一部分似乎又变细,往灵活性发展(D)。之后又分化出纳罗虫、抚仙湖虫、瓦普塔虾等,它们的前附肢看起来更像触角了(E)。

在生命演化过程中“谜团”不断,麒麟虾化石的发现,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,为生物进化论增添了又一有力实证。

制作:刘芸、谭超、王冠群、潘浩晨(中国科学院南京地质古生物研究所)

内容资源由项目单位提供