來源:中國科普博覽

11月28日消息,28日上午8時30分許,隨着一陣汽笛聲響,在馬裏亞納海溝結束科考任務的“探索一號”科考船在三亞南山港碼頭靠泊下錨,成功實現10909米坐底記錄的“奮鬥者”號也隨船勝利返航。

體長達7cm,頭小身體長,如果存在這麼一種蝦仁,你心動不?

這就是近期中國科學院南京地質古生物研究所科學家發現的一種5億多年前長相奇異的麒麟蝦。之所以受到廣泛關注,是因爲麒麟蝦的化石能夠有效地幫助我們探索“節肢動物的起源”這一科學界重大問題,這一發現發表在權威學術期刊《Nature》上。

一切要從發現的麒麟蝦的身體結構說起。麒麟蝦身上,既保留有較原始的器官,也有新的構造,處於節肢動物祖先類型和真節肢動物之間。

這些新的構造都是啥?

1。 硬化表皮

說到節肢動物,不得不提奇蝦。奇蝦是當時海中一霸,可它的表皮是比較軟的。而麒麟蝦的表皮由幾丁質強化,更爲堅硬,面對寒武紀的大部分對手都不虛。

當然,與麒麟蝦同處於寒武紀海洋中的三葉蟲也是身披堅硬的盔甲的,並且其外骨骼是由以甲殼素爲主聯合方解石、磷化鈣等礦物組成的,是名副其實的“重甲”。但注意,這樣的結構雖能夠加強防禦,卻也拖慢了三葉蟲行動的腳步。

相比之下,麒麟蝦雖不具備三葉蟲那超硬的礦化外骨骼,可它卻更爲輕便靈活。歷史長河的案例表明,如果過於追求重甲而犧牲了機動獲取信息等其它能力,似乎就會陷於某種被動中,最終被時代拋棄。

2。 癒合的頭部

麒麟蝦身材修長,看起來近乎九頭身的完美比例。

雖然和現今的蝦比起來,它的頭看上去很小,但是相比更早的類羣來說已經很大了,這是因爲麒麟蝦的頭部其實包含幾個體節。

簡單來說,麒麟蝦打通了蟲體的前4個體節,形成了一個相對較大的整體空間,這就爲“大型設備”整合組裝在一起創造了條件。

麒麟蝦的頭部有5隻眼睛,這與當時海洋中另一種動物——奧帕賓海蠍相似。粗而短的前肢,靠抱、握、夾來獵食,與寒武紀的奇蝦相似。麒麟蝦的頭已經集進食、感官及控制於一體。

麒麟蝦的創新操作好比打開了潘多拉魔盒。之後的節肢動物在此基礎上癒合了更多的體節,也融入了更多功能。現今的蝦將十多個體節融合成頭胸部,包裹在一整塊頭胸甲之中,內置各種器官,擔負感覺、行走、捕食、消化、呼吸等衆多功能。所以,相比之下,它們的頭部看起來要大很多。

3。 分節腿肢

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,並進行移動,例如微網蟲、怪誕蟲等。到了麒麟蝦這一階段,它們的腿肢開始分節,幷包裹上“裝甲”,變得堅硬強壯,更加高級。

分節腿肢算是真節肢動物的入門標準,它極具潛力,後輩們在此基礎上做出了更大的創造和升級,演化出了撕咬的顎、吸血的針、感知的觸角、禦敵的大鉗子等,甚至紡絲和交配的工具。

以上三個明顯的特徵,表明了麒麟蝦已經跨入了真節肢動物的大門檻,但它身上仍保留了一部分節肢動物祖先的特徵。

1。 五眼海蠍

麒麟蝦並未演化出觸角,而是直接照搬了奧帕賓海蠍頭上的五隻眼睛,以此作爲主要感官器官。這些複眼由很多小眼組成,小眼前面有塊晶狀體,後面連有一條視神經,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。

它的複眼形狀爲半球形,能接收到光線角度很廣,使得視角範圍非常大;雖然小眼不能調焦,視距較近,但對光線變化非常敏感,反應迅速;而且還有5只,所以一旦盯上目標,就能牢牢鎖定。無論捕食還是逃避敵害,作用都很大。

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。畢竟在寒武紀想喫上肉,還得靠這帶倒刺的傢伙事兒。

從這張圖可以看出早期節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)。之後分化爲兩類,一類節數減少,演化爲鰲肢類和大附肢類(C),往力量型發展,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,往靈活性發展(D)。之後又分化出納羅蟲、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”不斷,麒麟蝦化石的發現,架起了從奇蝦演化到真節肢動物的中間橋樑,填補了節肢動物起源過程中關鍵的缺失環節,爲生物進化論增添了又一有力實證。

出品:科普中國

製作:劉芸、譚超、王冠羣、潘浩晨

(中國科學院南京地質古生物研究所 )

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

(本文中標明來源的圖片已獲得授權)

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