澄江動(dòng)物群的又一重大發(fā)現(xiàn)：5億多年前寒武紀(jì)“章氏麒麟蝦”登上英國《Nature》雜志
來源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-11 08:33:55
麒麟蝦復(fù)原圖。動(dòng)物大發(fā)多年黃迪穎供圖
澄江動(dòng)物群生態(tài)復(fù)原。又重楊定華繪圖
麒麟蝦化石。章氏e雜志曾晗供圖
麒麟蝦揭示的澄江節(jié)肢動(dòng)物起源和早期演化新模式。曾晗制圖
（神秘的動(dòng)物大發(fā)多年地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日?qǐng)?bào)（記者 陳磊）：節(jié)肢動(dòng)物怎樣演化而來？它們的祖先又長什么樣？這一生物進(jìn)化的百年謎題或被中國科學(xué)家解開。
近日，群的前寒麒麟中科院南京地質(zhì)古生物研究所科研團(tuán)隊(duì)在全球首次發(fā)現(xiàn)了一種5億多年前的又重蝦形化石：它長相奇異，有五只眼睛，現(xiàn)億蝦登既有海洋巨型捕食動(dòng)物奇蝦的武紀(jì)掠食性附肢，又有我們熟知的章氏e雜志蚊蟲蝦蟹等節(jié)肢動(dòng)物硬化的表皮、愈合的頭殼、多節(jié)的軀干和分節(jié)的腿肢。
因?yàn)槠渖眢w嵌合了多種動(dòng)物的形態(tài)特征，就如同中國傳統(tǒng)神話中的瑞獸——麒麟，因此被命名為“章氏麒麟蝦”。
中國科學(xué)家在寒武紀(jì)地層里發(fā)現(xiàn)的這些麒麟蝦化石，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)，將解開節(jié)肢動(dòng)物起源這一生物進(jìn)化的百年謎題。北京時(shí)間11月5日，《自然》雜志發(fā)表了這一最新研究成果。
“這是我們研究澄江動(dòng)物群的又一重大發(fā)現(xiàn)，麒麟蝦代表了達(dá)爾文進(jìn)化論預(yù)言的重要過渡型物種，它架起了從奇蝦演化到真節(jié)肢動(dòng)物的中間橋梁，給生物進(jìn)化論增添了一個(gè)強(qiáng)有力的化石證據(jù)。”發(fā)表該論文的寒武紀(jì)大爆發(fā)研究組負(fù)責(zé)人朱茂炎研究員表示。
寒武紀(jì)大爆發(fā)的科學(xué)謎題
地球生命經(jīng)歷了約40億年的漫長歷史，為何直到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)？從達(dá)爾文開始，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”這一重大生命演化事件，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)。
“1984年，我們研究所的科學(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。”該論文的通訊作者黃迪穎研究員解釋說，因?yàn)槌谓瓌?dòng)物群中的化石發(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。依據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論，想要破解“寒武紀(jì)大爆發(fā)”之謎，科學(xué)家就需要找到像始祖鳥這樣的動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。”
填補(bǔ)節(jié)肢動(dòng)物起源過程的缺失環(huán)節(jié)
澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的是節(jié)肢動(dòng)物。
“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，也是當(dāng)今地球個(gè)體數(shù)量最多的動(dòng)物。”據(jù)該論文第一作者曾晗博士介紹，“節(jié)肢動(dòng)物有表皮硬化、身體分節(jié)、附肢分節(jié)等特征，天津河西外圍聯(lián)系方式vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)它們占據(jù)了動(dòng)物界中大約80%的物種多樣性，征服‘海陸空’。我們熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛都是節(jié)肢動(dòng)物。”
但節(jié)肢動(dòng)物起源一直成謎，并困擾著一代又一代的科學(xué)家。“寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物之間的演化關(guān)系尚無定論。”曾晗說。
“澄江動(dòng)物群中，奇蝦是寒武紀(jì)頂級(jí)捕食者，體長可達(dá)兩米，被認(rèn)為是節(jié)肢動(dòng)物的祖先類型。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)。”該論文通訊作者、澄江古生物研究站站長趙方臣研究員說。
麒麟蝦，嵌合多種動(dòng)物形態(tài)的“四不像”
曾晗介紹，研究團(tuán)隊(duì)在澄江動(dòng)物群找到了6塊稀有的蝦形化石，最大7厘米，最小的只有1厘米。研究人員采用多種技術(shù)手段，對(duì)化石進(jìn)行了精細(xì)的比較解剖學(xué)研究，恢復(fù)其5億年前的形態(tài)。
這種動(dòng)物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。但是，它的頭部卻又嵌合了節(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，以及奇蝦的掠食性附肢。所以，它組合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的身體特征，是一種罕見的“四不像”嵌合動(dòng)物。這就如同麒麟，故此得名。
不過要想確定麒麟蝦處于演化進(jìn)程中的哪個(gè)位置，必須要經(jīng)過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析和演算。曾晗介紹，他們以多年積累的研究數(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。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他真節(jié)肢動(dòng)物之間，位于真節(jié)肢動(dòng)物的根部。
節(jié)肢動(dòng)物演化過程中存在缺失空檔就此被填補(bǔ)，該研究論文審稿專家認(rèn)為，“這一完美而出人意料的過渡型動(dòng)物，填補(bǔ)了節(jié)肢動(dòng)物演化史一個(gè)知識(shí)空白”。
相關(guān)報(bào)道：長五只眼的“蝦”？中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)5億年前的麒麟蝦化石
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中青報(bào)·中青網(wǎng)（記者 邱晨輝）：見過長五只眼睛的“蝦”嗎？中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)一種5億多年前長相奇異的化石，化石上的“蝦”就長有五只眼睛，其身體還兼具巨型捕食動(dòng)物奇蝦和節(jié)肢動(dòng)物的多種特征，被譽(yù)為寒武紀(jì)的“麒麟”，命名為“章氏麒麟蝦”，它是打開節(jié)肢動(dòng)物起源之謎的過渡型物種。
11月5日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志刊發(fā)這一重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。這是我國云南“澄江動(dòng)物群”中又一最新發(fā)現(xiàn)，給生物進(jìn)化論增添了一個(gè)強(qiáng)有力的化石證據(jù)。
在地球這個(gè)充滿生機(jī)的星球上，生命經(jīng)歷了約40億年的漫長歷史。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)”。從達(dá)爾文開始，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”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)。
1984年，由中國科學(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。依據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論，想要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎，科學(xué)家就需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。
據(jù)論文通訊作者、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員黃迪穎介紹，澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的是節(jié)肢動(dòng)物。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。人們熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛就是節(jié)肢動(dòng)物，它們都具有分節(jié)的身體和附肢。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。
然而，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化而來的，它們的祖先又長什么樣？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。
近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎領(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”。
論文另一位通訊作者、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員趙方臣說，澄江動(dòng)物群中，奇蝦是體長可達(dá)兩米的頂級(jí)捕食動(dòng)物，被認(rèn)為是節(jié)肢動(dòng)物的祖先類型。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“章氏麒麟蝦”，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。但是，它的頭部卻又嵌合了節(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。研究人員認(rèn)為，“章氏麒麟蝦”組合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的身體特征，是一種罕見的嵌合動(dòng)物。
據(jù)論文第一作者、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所助理研究員曾晗介紹，研究團(tuán)隊(duì)采用多種技術(shù)手段，對(duì)“章氏麒麟蝦”化石進(jìn)行了精細(xì)的比較解剖學(xué)研究。以多年積累的研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合“章氏麒麟蝦”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。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，“章氏麒麟蝦”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。
來自中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的消息稱，“章氏麒麟蝦”代表了達(dá)爾文進(jìn)化論預(yù)言的重要過渡型物種，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)。
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地球上的生命經(jīng)歷了約40億年的漫長演化歷史，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)”。從達(dá)爾文時(shí)代開始，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”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)。
1984年，由中國科學(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”推向頂點(diǎn)。因?yàn)槌谓瓌?dòng)物群中的化石發(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（圖一）。依據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論，想要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎，科學(xué)家就需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。
澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的是節(jié)肢動(dòng)物。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。節(jié)肢動(dòng)物(如蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛)占據(jù)了當(dāng)今動(dòng)物界大約80%的物種多樣性。然而，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化而來的？它們的祖先又長什么樣？ 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。
近日，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——“麒麟蝦”，并以研究論文的形式在《自然》雜志上發(fā)表了這項(xiàng)最新研究成果。
此次發(fā)現(xiàn)的“麒麟蝦”，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。但是，它的頭部卻又嵌合了節(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。所以，“麒麟蝦”組合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的身體特征，是一種罕見的嵌合動(dòng)物。
在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)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。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)。
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據(jù)介紹，研究所發(fā)現(xiàn)的一種5億多年前,形似蝦一樣的動(dòng)物化石，身體兼具當(dāng)時(shí)海洋巨型捕食動(dòng)物“奇蝦”和節(jié)肢動(dòng)物（如昆蟲、蝦蟹）的多種特征，被譽(yù)為寒武紀(jì)的“麒麟”，命名為“章氏麒麟蝦”，它是打開節(jié)肢動(dòng)物起源之謎的過渡型物種。這是我國云南 “澄江動(dòng)物群”中又一項(xiàng)新的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為生物進(jìn)化論增添了實(shí)證。中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員黃迪穎和趙方臣為通訊作者，助理研究員曾晗為第一作者。
地球上的生命經(jīng)歷了約40億年的漫長演化歷史，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)”。從達(dá)爾文開始，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”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)。黃迪穎介紹說，1984年，由中國科學(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”推向頂點(diǎn)。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。依據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論，想要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎，科學(xué)家就需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。
曾晗在介紹研究進(jìn)展時(shí)說，“澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的是節(jié)肢動(dòng)物。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。”節(jié)肢動(dòng)物(如蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛)占據(jù)了當(dāng)今動(dòng)物界大約80%的物種多樣性，然而，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化而來的？它們的祖先又長什么樣？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。
曾晗介紹說，此次發(fā)現(xiàn)的“麒麟蝦”，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。但是，它的頭部卻又嵌合了節(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。所以，“麒麟蝦”組合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的身體特征，是一種罕見的嵌合動(dòng)物。
在研究中,研究團(tuán)隊(duì)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。“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。”曾晗指出。
“‘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)。”趙方臣表示。
相關(guān)報(bào)道：中科院團(tuán)隊(duì)新發(fā)現(xiàn)！五億年前化石“麒麟蝦”揭開節(jié)肢動(dòng)物起源之謎
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)北京日?qǐng)?bào)客戶端（記者 李祺瑤）：11月5日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所宣布發(fā)現(xiàn)了一種形似蝦一樣的動(dòng)物化石——“麒麟蝦”，該化石來自5億多年前，身體兼具真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的多種特征，是打開節(jié)肢動(dòng)物起源之謎的過渡型物種，為生物進(jìn)化論增添了實(shí)證。這項(xiàng)最新研究成果發(fā)表在英國《自然》雜志上。
地球上的生命經(jīng)歷了約40億年的漫長演化歷史，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)”。從達(dá)爾文開始，寒武紀(jì)大爆發(fā)一直是困擾科學(xué)界的重大科學(xué)謎題。達(dá)爾文在《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)。
1984年，由中國科學(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”推向頂點(diǎn)。澄江動(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。依據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論，想要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎，科學(xué)家就需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。
澄江動(dòng)物群中，多樣性最高的是節(jié)肢動(dòng)物。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，占據(jù)了當(dāng)今動(dòng)物界大約80%的物種多樣性。然而，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化而來的？它們的祖先長什么樣？ 這是生物進(jìn)化的一大難題，百余年來困擾著一代又一代的科學(xué)家。
近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎領(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——“麒麟蝦”。“在澄江生物群中，‘麒麟蝦’的化石十分罕見，我們一共只找到了六塊，其中最大的身長7厘米，最小的身長僅有1厘米左右。六塊化石中，除了一塊是博物館的收藏，其余五塊都是由研究人員在10余年間的野外化石采集工作中發(fā)現(xiàn)的。”該研究的第一作者、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士曾晗說，“麒麟蝦”的身體有20多節(jié)，每一節(jié)都分別具有一對(duì)游泳的槳狀腿肢，它的頭部像頭盔，最前方有五只眼睛，從頭部的下方伸出一對(duì)像爪子一樣長滿小刺的附肢，說明“麒麟蝦”是一個(gè)捕食者。“‘麒麟蝦’的身體具有明顯的真節(jié)肢動(dòng)物特征，包括硬化的表皮、愈合的頭殼、多節(jié)的軀干和分節(jié)的腿肢等，這和真節(jié)肢動(dòng)物中，以海口蝦為代表的大附肢類真節(jié)肢動(dòng)物最為接近。”
“麒麟蝦”的獨(dú)特之處在于，它的頭部又嵌合了節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的形態(tài)構(gòu)造：五只眼睛與寒武紀(jì)怪物——“奧帕賓海蝎”特有的五只眼睛“神似”；一對(duì)掠食性的附肢，表明它和寒武紀(jì)巨型頂級(jí)捕食動(dòng)物——“奇蝦”有著千絲萬縷的聯(lián)系。因此，“麒麟蝦”組合了真節(jié)肢動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的身體特征，是一種罕見的嵌合動(dòng)物。科研人員將這種奇特的化石稱為寒武紀(jì)的“麒麟”，命名為“章氏麒麟蝦”。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)每一塊“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，論證了原始節(jié)肢動(dòng)物“奇蝦”和真節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的同源性。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)。”
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（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國科學(xué)報(bào)（見習(xí)記者 韓揚(yáng)眉）：生命從哪里來？是如何演化的？要到哪里去？這些是自然界留給古生物學(xué)家的“靈魂拷問”。
5.4億年前，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”到來，復(fù)雜多樣的生命在地球上“突然”出現(xiàn)，成為里程碑式的重大生命演化事件。從達(dá)爾文開始，生命如何“突然”發(fā)生，一直是困擾科學(xué)界的重大科學(xué)謎題，也成為一代代古生物學(xué)家執(zhí)著破解的難題。
11月5日，《自然》報(bào)道了中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一種5億多年前長相奇特的化石——“章氏麒麟蝦”（以下簡稱麒麟蝦）。它被認(rèn)為是科學(xué)界期盼已久的、可以揭示節(jié)肢動(dòng)物起源之謎的過渡型物種，麒麟蝦的發(fā)現(xiàn)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)。
達(dá)爾文的困惑
1859年，達(dá)爾文在《物種起源》里特別提到，動(dòng)物界以三葉蟲為代表的復(fù)雜類群在最古老含化石的巖石中“突然”出現(xiàn)，而復(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)。
1984年，中科院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）的科學(xué)家在云南澄江縣帽天山發(fā)現(xiàn)了寒武紀(jì)早期澄江動(dòng)物群，更加凸顯了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的突發(fā)性，也使“達(dá)爾文的困惑”變得更加“迷惑”。1999年，南京古生物所在帽天山建立了澄江古生物研究站，致力追尋生命的起源和演化，解釋“達(dá)爾文的困惑”。
論文通訊作者之一、南京古生物所研究員趙方臣是澄江古生物研究站站長，他告訴《中國科學(xué)報(bào)》，澄江動(dòng)物群是一個(gè)舉世罕見的化石庫，澄江動(dòng)物群中化石豐富且保存精美，生動(dòng)再現(xiàn)了5.2億年前海洋生物的真實(shí)面貌。“澄江動(dòng)物群中，絕大多數(shù)現(xiàn)生動(dòng)物門類的演化歷史可追溯到寒武紀(jì)，為揭示生物‘寒武紀(jì)大爆發(fā)’的奧秘提供了極其珍貴的證據(jù)。”
達(dá)爾文進(jìn)化論提到，在現(xiàn)存和已滅絕的所有物種之間，中間和過渡環(huán)節(jié)的數(shù)量一定是難以想象的多。“因此，想要破解‘寒武紀(jì)大爆發(fā)’之謎，科學(xué)家就需要找到動(dòng)物門類起源的過渡型祖先化石。”論文通訊作者之一、南京古生物所研究員黃迪穎說。
其中，節(jié)肢動(dòng)物是理解“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的重要例證之一。
科學(xué)家在澄江動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)，從寒武紀(jì)大爆發(fā)開始，節(jié)肢動(dòng)物便是地球上多樣性最高、生態(tài)適應(yīng)最成功的動(dòng)物門類之一。在今天，它們也是地球上個(gè)體數(shù)量最多的動(dòng)物，且占據(jù)了動(dòng)物界中大約80%的物種多樣性。從人見人愛的螃蟹、小龍蝦、蝴蝶，到人人喊打的蒼蠅、蚊子等，它們都屬于節(jié)肢動(dòng)物，在海、陸、空各種環(huán)境下都有它們的身影。
然而，節(jié)肢動(dòng)物是怎么演化來的？它們的祖先又長什么樣？100多年來，科學(xué)家追尋著這一生物進(jìn)化難題的答案。
15年找到并解析關(guān)鍵“過渡化石”
黃迪穎告訴《中國科學(xué)報(bào)》，現(xiàn)今的節(jié)肢動(dòng)物（又稱真節(jié)肢動(dòng)物）具有硬化的表皮、愈合的頭殼、多節(jié)的軀干和分節(jié)的腿肢等特征。自上世紀(jì)90年代以來，關(guān)于節(jié)肢動(dòng)物起源的研究源源不斷。
“奇特的蝦”和“寒武紀(jì)五眼怪”的發(fā)現(xiàn)，是具有重要意義的事件。
“奇特的蝦”真名奇蝦，因其體形巨大、身體造型奇特而得名。趙方臣介紹，奇蝦最早在澄江動(dòng)物群中被發(fā)現(xiàn)，是體長可達(dá)兩米的頂級(jí)捕食動(dòng)物，具有分節(jié)的大附肢，被認(rèn)為是節(jié)肢動(dòng)物祖先類型。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)。
“寒武紀(jì)五眼怪”真名為奧帕賓海蝎，因特有的五只眼睛而得名，最早在加拿大的布爾吉斯頁巖動(dòng)物群中被發(fā)現(xiàn)，它也被認(rèn)為是節(jié)肢動(dòng)物祖先類型。
但是，寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物之間的演化關(guān)系仍尚無定論。
2005年，朱茂炎研究團(tuán)隊(duì)開始收集節(jié)肢動(dòng)物標(biāo)本，歷經(jīng)15年，終于尋找到6塊稀有的長相奇特的化石——麒麟蝦，得以一步步揭開“節(jié)肢動(dòng)物起源之謎”的面紗。
論文第一作者、南京古生物所助理研究員曾晗告訴《中國科學(xué)報(bào)》，此次發(fā)現(xiàn)的麒麟蝦化石，身體具有明顯的真節(jié)肢動(dòng)物特征，它的頭部組合了節(jié)肢動(dòng)物祖先類型奇蝦和奧帕賓海蝎的形態(tài)構(gòu)造，“這一種罕見的嵌合動(dòng)物”。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證麒麟蝦作為過渡化石的角色，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，證實(shí)了奇蝦和真節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的同源性。
那么，麒麟蝦在節(jié)肢動(dòng)物的演化過程中處在哪個(gè)位置？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他真節(jié)肢動(dòng)物之間，位于真節(jié)肢動(dòng)物的根部。
“生命之問”仍存謎團(tuán)
“麒麟蝦代表了達(dá)爾文進(jìn)化論預(yù)言的重要過渡化石，給生物進(jìn)化論增添了一個(gè)強(qiáng)有力的化石證據(jù)。”黃迪穎說。
麒麟蝦的發(fā)現(xiàn)也得到國際同行的高度評(píng)價(jià)。他們認(rèn)為，“這一完美而出人意料的過渡型動(dòng)物，填補(bǔ)了節(jié)肢動(dòng)物演化史一個(gè)知識(shí)空白”“架起了節(jié)肢動(dòng)物演化的重要過渡環(huán)節(jié)，涵蓋了節(jié)肢動(dòng)物幾個(gè)關(guān)鍵造型革新的起源”“解決了早期節(jié)肢動(dòng)物頭部前附肢同源性的爭議問題”。
南京古生物所所長詹仁斌說，經(jīng)過幾代科學(xué)家的努力，人們對(duì)動(dòng)物起源之謎有了諸多重要認(rèn)識(shí)，但這遠(yuǎn)不是終點(diǎn)，仍有許多“謎團(tuán)”等待解開。
事實(shí)上，中國有著很多全世界獨(dú)一無二的化石寶庫，保存著精美的化石材料。“這些材料為我們揭秘‘寒武紀(jì)大爆發(fā)’、解析生物起源之謎提供了優(yōu)質(zhì)的研究資源，未來要繼續(xù)利用先進(jìn)的技術(shù)方法，加強(qiáng)國際同行合作交流，不斷取得新突破。”詹仁斌說。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2883-7
