5亿年前长五只眼的“麒麟虾”解答了“达尔文的困惑”

5亿多年前的寒武纪时代，复杂多样的生命在地球上突然出现，这一里程碑式的重大生命演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。达尔文在他的《物种起源》里就特别提到，复杂动物在寒武纪突然出现是对进化论的巨大挑战。同时这也成为困扰科学界的重大科学谜题。

近日，中国科学院南京地质生物研究所朱茂炎研究员领导的寒武纪大爆发研究组在澄江动物群中找到了解答“寒武纪大爆发之谜”的关键化石——“章氏麒麟虾”，并以研究论文的形式在英国《自然》杂志上发表了这项最新研究成果。

解答“达尔文的困惑”，需要这种化石证据

1984年，由中国科学院南京地质古生物研究所科学家在云南发现的“澄江动物群”更加凸显了“寒武纪大爆发”的突发性，将“达尔文的困惑”推向顶峰。因为澄江动物群中化石发现表明，包括脊椎动物在内，几乎所有现代动物门类在5.2亿年前都已经出现了。依据达尔文进化论，想要破解寒武纪大爆发之谜，科学家就需要找到动物门类起源的过渡型祖先化石。

澄江动物群生态复原 (杨定华绘图)

澄江动物群中，多样性最高的是节肢动物。从寒武纪大爆发开始，节肢动物便是地球上最成功的动物之一。我们熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛就是节肢动物，它们都具有分节的身体和附肢。当今地球个体数量最多的动物就是节肢动物，它们占据了动物界中大约80%的物种多样性，在海、陆、空各种环境下都有它们的身影。

然而，节肢动物是怎么演化而来的？它们的祖先又长什么样？ 这是生物进化的一大难题，一百多年来困扰着一代又一代的科学家。

五只眼睛、两个 “大钳子”，小怪物为何命名“麒麟虾”

11月4日上午，北京的中国科学院与南京的中国科学院南京地质古生物研究所（以下称南京古生物研究所）视频连线，正式发布了“章氏麒麟虾”化石的研究成果。

论文作者之一，南京古生物研究所赵方臣研究员对记者说：“澄江动物群中，奇虾是体长可达两米的顶级捕食动物，被认为是节肢动物的祖先类型。但是，奇虾和真节肢动物形态差异巨大，两者之间存在着难以跨越的演化鸿沟。这一鸿沟成为探索“节肢动物起源之谜”的关键缺失环节”。

麒麟虾化石   (曾晗供图)

麒麟虾化石 (曾晗供图)

据了解，此次发现的 “章氏麒麟虾”，身体具有明显的真节肢动物特征，例如硬化的表皮、愈合的头壳、多节的躯干和分节的腿肢。但是，它的头部却又嵌合了节肢动物祖先类型的形态构造，包括寒武纪怪物——奥帕宾海蝎特有的五只眼睛，以及寒武纪巨型顶级捕食动物——奇虾的掠食性附肢。所以，论文作者之一，黄迪颖研究员介绍， “章氏麒麟虾”组合了真节肢动物和节肢动物祖先类型的身体特征，是一种罕见的嵌合动物，如同中国传统神话中的瑞兽——麒麟。

麒麟虾线条图（曾晗供图）

“化石证据”的发现意义非凡

据论文第一作者曾晗博士介绍，研究团队采用多种技术手段，对“章氏麒麟虾”化石进行了精细的比较解剖学研究。以多年积累的研究数据为基础，结合“章氏麒麟虾”独特的嵌合形态和演化发育生物学分析，论证了奇虾和真节肢动物第一对附肢的同源性。通过谱系发生重建，计算反演出早期节肢动物演化关系和附肢形态转变的新模型。结果表明，“章氏麒麟虾”的演化位置处于奇虾和其它真节肢动物之间，位于真节肢动物的根部。

麒麟虾复原图    (黄迪颖供图)

麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式 (曾晗制图)

发布会后，研究团队领导朱茂炎在接受记者采访时说：“‘章氏麒麟虾’”代表了达尔文进化论预言的重要过渡型物种，它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，给生物进化论增添了一个强有力的化石证据。”

论文信息：Han Zeng, Fangchen Zhao, Kecheng Niu, Maoyan Zhu, Diying Huang. 2020. An early Cambrian euarthropod with radiodont-like raptorial appendages. Nature, DOI: 10.1038/s41586-020-2883-7