五億年前的超長大「蝦仁」 有沒有被誘惑到?

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,是因為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。

五億年前的超長大「蝦仁」 有沒有被誘惑到?

來自雲南的麒麟蝦,只可惜沒活到今天

圖片來源:譚超

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麒麟蝦化石

圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

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。

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麒麟蝦復原圖 圖片來源:作者提供

那這些新的構造都是什麼?

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,更為堅硬,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為主聯合方解石、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。(更多奇蝦與三葉蟲的信息,可參閱「如果你在寒武紀,要怎麼才能生存下去」https://mp.weixin.qq.com/s/5S9oxnzljnhcrveE9H1ZCw)

五億年前的超長大「蝦仁」 有沒有被誘惑到?

圖片來源:譚超

相比之下,麒麟蝦雖不具備三葉蟲那超硬的礦化外骨骼,可它卻更為輕便靈活。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。

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三葉蟲、鼠式坦克與戰列艦,勝不能追,敗不能退,卒

圖片來源:譚超

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。

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化石保存了麒麟蝦修長的身材;中間的兩條深色線:上面是消化道、下面是腹神經索

圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

雖然和現今的蝦比起來,它的頭看上去很小,但是相比更早的類群來說已經很大了,這是因為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,這就為「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。

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麒麟蝦在寒武紀的表現可圈可點,這離不開新結構的有機整合

圖片來源:譚超

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、呼吸等眾多功能。所以,相比之下,它們的頭部看起來要大很多。

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現生蝦的頭胸甲內包含眾多器官

圖片來源:譚超

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,並包裹上「裝甲」,變得堅硬強壯,更加高級。

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1 葉足(微網蟲),2 雙肢型分節附肢(麒麟蝦)

圖片來源:譚超

分節腿肢算是真節肢動物的入門標准,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、御敵的大鉗子等,甚至紡絲和交配的工具。

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螞蟻頭上靈活的觸角與強壯的顎

圖片來源:wikipedia-Mariana Ruiz

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雌性蚊子吸血的口器Anopheles stephensi

圖片來源:Jim Gathany -PHIL

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有大鉗子的蠍子

圖片來源:Dreamtime.com

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蜘蛛獠牙及腹部的紡器

圖片來源:Graphik:S.Scharf

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,以此作為主要感官器官。這些復眼由很多小眼組成,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。

它的復眼形狀為半球形,能接收到光線角度很廣,使得視角范圍非常大;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隻,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。

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眼觀六路,反應敏捷,適合刺客型選手

圖片來源:英雄聯盟

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。畢竟在寒武紀想吃上肉,還得靠這帶倒刺的傢伙事。

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麒麟蝦與早期節肢類前附肢演化重建

圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

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)。之後分化為兩類,一類節數減少,演化為鰲肢類和大附肢類(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梁,填補了節肢動物起源過程中關鍵的缺失環節,為生物進化論增添了又一有力實證。

製作:劉芸、譚超、王冠群、潘浩晨(中國科學院南京地質古生物研究所)

來源:cnBeta