地球上的生命經歷了約40億年的漫長進化史,直到5億多年前的寒武紀時代,地球上才突然出現復雜多樣的生命。這壹裏程碑式的重大生命演化事件被稱為“寒武紀大爆發”。自達爾文以來,“寒武紀大爆發”壹直是困擾科學界的壹大科學謎團。達爾文在《物種起源》中特別提到,寒武紀復雜動物的突然出現是對進化論的巨大挑戰。
65438年至0984年,中科院南京地質古生物研究所科學家在雲南發現的“澄江動物群”,進壹步凸顯了“寒武紀大爆發”的突然性,將“達爾文之謎”推向高潮。因為澄江動物群化石的發現表明,包括脊椎動物在內的幾乎所有現代動物綱都出現在5.2億年前(圖1)。根據達爾文進化論,為了解開寒武紀大爆發之謎,科學家需要找到動物起源的過渡祖先化石。
圖1澄江動物群的生態恢復(楊定華圖)
在澄江動物群中,節肢動物的多樣性最高。黃介紹:“這些節肢動物是如何從它們的祖先類型進化成真正的節肢動物的?我們不知道,因為缺少壹個橋梁,我們今天發現的‘麒麟蝦’是獼猴桃蝦和真正節肢動物之間的過渡類型。”
節肢動物是如何進化的?他們的祖先長什麽樣?這是生物進化中的壹大難題,困擾了壹代又壹代科學家100多年。中國科學院南京地質古生物研究所研究員、寒武紀大爆發研究組組長朱說:“因為節肢動物是我們這個星球上最多樣、最成功的生命,東西從哪裏來,我們就必須找到壹系列過渡性的進化類型。今天,我們發現這種‘麒麟蝦’實際上填補了空白。”
圖2麒麟蝦化石(曾涵供圖)
這次發現的“麒麟蝦”長什麽樣?研究小組對“麒麟蝦”化石進行了詳細的比較解剖學研究,能夠還原5億多年前“麒麟蝦”的形狀。它是壹種罕見的嵌合動物。中國科學院南京地質古生物研究所助理研究員、論文第壹作者曾涵說:“麒麟蝦有20多節,每節都有壹對用於遊泳的槳狀附肢和壹對用於行走的腿和四肢。它的頭像頭盔,頭前有五只眼睛,說明它應該有敏銳的視覺,壹對長滿像爪子壹樣的小刺的附肢從它的頭下部伸出來,應該是。它有很多遊泳的腿,這意味著它遊得很快。它整合了真正節肢動物的身體、附肢和頭殼,以及其他捕食性附肢,還有寒武紀怪物奧巴賓海蠍子的五只眼睛。”
研究團隊基於多年積累的研究數據,結合“麒麟蝦”獨特的嵌合形態和進化生物學分析,論證了奇奇蝦與節肢動物第壹對附肢的同源性。結果表明,“麒麟蝦”的進化位置介於Kiki蝦和其他真節肢動物之間,位於真節肢動物的根部(圖4)。
圖3麒麟蝦復原圖(孫潔繪制)
圖4麒麟蝦揭示的節肢動物起源和早期進化新模式(曾涵制圖)
曾涵說:“在我們提交的過程中,國際同行給予了非常積極的評價。他們說:‘這種完美且出人意料的過渡動物填補了節肢動物進化史上的壹項知識空白’。它在節肢動物進化過程中設置了壹個重要的過渡環節,涵蓋了節肢動物的幾個關鍵形態和創新起源,同時解決了早期節肢動物前附屬物同源性的爭議問題。”
“麒麟蝦”代表了達爾文進化論預言的重要過渡化石。它在外來蝦和真正節肢動物的進化之間搭建了壹座橋梁,填補了節肢動物起源中關鍵缺失的壹環,為生物進化理論增添了壹個有力的化石證據。多年來,中科院南京地質古生物研究所研究員、澄江古生物研究站站長趙說:“因為我們只有把進化論講好了,才能真正講科學。因為妳有進化論的思想,妳會關心周圍事物的變化,妳會不斷地分析我們周圍所有的事物,動物,植物,壹切,那麽我們為什麽要從事古生物學呢?這也是我們最大的科普目的和目標之壹。”
中科院南京地質古生物研究所所長詹表示,中國雲南澄江動物群的研究將繼續深入。詹說:“我國在這方面有優勢,研究院黨組也非常重視這項工作。我們也有這樣的實力。可以預計,我們將繼續取得新的突破。”