首次被发现！一只5亿年前的“虾虾虾虾虾虾虾”

节肢动物怎样演化而来？它们的祖先又长什么样？这一生物进化的百年谜题或被中国科学家解开。

近日，中科院南京地质古生物研究所科研团队在全球首次发现了一种5亿多年前的虾形化石：它长相奇异，有五只眼睛，既有海洋巨型捕食动物奇虾的掠食性附肢，又有我们熟知的蚊虫虾蟹等节肢动物硬化的表皮、愈合的头壳、多节的躯干和分节的腿肢。

因为其身体嵌合了多种动物的形态特征，就如同中国传统神话中的瑞兽——麒麟，因此被命名为“章氏麒麟虾”。

麒麟虾化石 。曾晗供图

中国科学家在寒武纪地层里发现的这些麒麟虾化石，填补了节肢动物起源过程中关键的缺失环节，将解开节肢动物起源这一生物进化的百年谜题。北京时间2020.11月5日，《自然》杂志发表了这一最新研究成果。

“这是我们研究澄江动物群的又一重大发现，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，给生物进化论增添了一个强有力的化石证据。”发表该论文的寒武纪大爆发研究组负责人朱茂炎研究员表示。

麒麟虾化石。科技日报记者 陈磊摄

寒武纪大爆发的科学谜题

地球生命经历了约40亿年的漫长历史，为何直到5亿多年前的寒武纪时代，复杂多样的生命才在地球上突然出现？从达尔文开始，“寒武纪大爆发”这一重大生命演化事件，一直是困扰科学界的重大科学谜题。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。

“1984年，我们研究所的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。”该论文的通讯作者黄迪颖研究员解释说，因为澄江动物群中的化石发现表明，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，科学家就需要找到像始祖鸟这样的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

填补节肢动物起源过程的缺失环节

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，也是当今地球个体数量最多的动物。”据该论文第一作者曾晗博士介绍，“节肢动物有表皮硬化、身体分节、附肢分节等特征，它们占据了动物界中大约80%的物种多样性，征服‘海陆空’。我们熟知的蝴蝶、螃蟹、蜈蚣和蜘蛛都是节肢动物。”

但节肢动物起源一直成谜，并困扰着一代又一代的科学家。“寒武纪节肢动物之间的演化关系尚无定论。”曾晗说。

“澄江动物群中，奇虾是寒武纪顶级捕食者，体长可达两米，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。”该论文通讯作者、澄江古生物研究站站长赵方臣研究员说。

麒麟虾，嵌合多种动物形态的“四不像”

曾晗介绍，研究团队在澄江动物群找到了6块稀有的虾形化石，最大7厘米，最小的只有1厘米。研究人员采用多种技术手段，对化石进行了精细的比较解剖学研究，恢复其5亿年前的形态。

这种动物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，以及奇虾的掠食性附肢。所以，它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“四不像”嵌合动物。这就如同麒麟，故此得名。

麒麟虾复原图。黄迪颖供图

不过要想确定麒麟虾处于演化进程中的哪个位置，必须要经过科学的数据分析和演算。曾晗介绍，他们以多年积累的研究数据为基础，结合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，麒麟虾的演化位置处于奇虾和其他真节肢动物之间，位于真节肢动物的根部。

麒麟虾揭示的节肢动物起源和早期演化新模式。曾晗制图

节肢动物演化过程中存在缺失空档就此被填补，该研究论文审稿专家认为，“这一完美而出人意料的过渡型动物，填补了节肢动物演化史一个知识空白”。