在“愚人金”中发现的 4.5 亿年前的节肢动物

Lomankus edgecombei 和其他节肢动物“就像一个生物瑞士军刀”。
An illustration of Lomankus edgecombei. This arthropod lived about 538 to 485 million years ago in dark and low-oxygen environments.
Lomankus edgecombei 的插图。这种节肢动物生活在大约5.38亿至4.85亿年前的黑暗、低氧环境中。王晓东

琥珀可以保存各种各样的化石,从交配的白蚁微小的螃蟹,再到坚韧的水熊虫。色彩丰富的树脂并非是唯一能保存珍贵过去痕迹的物质。最近发现的一种4.5亿年前的节肢动物化石,完全保存在黄铁矿——也就是“愚人金”中。新命名的物种Lomankus edgecombei 拥有一个长在头部、被称为“大附肢”的腿,这可能帮助这种已灭绝的类似蜘蛛的生物在一个非常恶劣的世界中生存。研究结果详见10月29日发表在《当代生物学》杂志上的一项研究

“这些化石不仅拥有美丽的、引人注目的金色,而且保存得非常完好,”该研究的合著者、牛津大学古生物学家卢克·帕里(Luke Parry)在一份声明中说。“它们看起来就像随时可以爬起来就跑一样。”

节肢动物包括现代的蜘蛛、鲎、蜈蚣和昆虫。这种新的Lomankus 物种被认为是巨爪类——一类已灭绝的节肢动物,以其带刺的大附肢为特征。这个多样化的群体在寒武纪(5.38亿至4.85亿年前)繁盛。它们在奥陶纪(4.85亿至4.43亿年前)基本已经灭绝。

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Lomankus 化石发现于纽约州中部著名的Beecher's Trilobite Bed 化石点。这层岩石包含许多保存完好的三叶虫和其他生物。这里保存的动物生活在非常恶劣、黑暗、低氧的环境中。然而,这种环境使得愚人金在它们被埋入沉积物后取代了身体的某些部分。结果就是这些金色的三维化石可以被扫描,科学家们可以借此看到它们解剖学上的一些隐藏细节。

“这些非凡的化石显示了黄铁矿如何在它们腐烂之前迅速取代精细的解剖结构,这是Beecher's Trilobite Bed的一个标志性特征,它保存了4.5亿年前海洋生命演化的关键证据,”该研究的合著者、耶鲁大学古生物学家德里克·布里格斯(Derek Briggs)在一份声明中说

3D models and scans of a long arthropod with appendages coming out of its head
Lomankus edgecombei 的正模标本。左侧为照片,右侧其他图像为CT扫描得到的3D模型。来源:Luke Parry(照片),刘宇、冉瑞欣(3D模型)。

这项新发现为科学家们提供了解答一个长期存在的节肢动物谜团的新线索——它们是如何进化出头部附肢的。一些物种在身体前部有一对或多对腿。这些附肢通常被改造用于特定功能,包括感知环境和捕食。例如昆虫和甲壳类动物的触角,以及蜘蛛和蝎子的强大的钳子和毒牙

“今天,节肢动物的物种比地球上任何其他动物群都要多,”帕里说。“取得这种成功的关键部分在于它们高度适应的头部及其附肢,这些附肢已经适应了各种挑战,就像一个生物瑞士军刀。”

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其他巨爪类用它们的大型第一附肢捕食。然而,Lomankus 似乎拥有较小的爪子,末端有三个长而灵活的鞭状尾须。研究团队认为,Lomankus 使用这个额部附肢来感知环境,而不是捕食。这意味着它与寒武纪时期的早期亲戚的生活方式截然不同。与其他巨爪类不同,Lomankus 似乎也缺乏眼睛。它可能依赖其额部附肢在黑暗、低氧的环境中感知和寻找食物。

Lomankus 没有成为‘死胡同’,而是向我们展示了巨爪类在寒武纪之后仍然继续多样化和进化,曾经令人生畏的大附肢现在承担了完全不同的功能,”帕里说。

four detailed scans of an arthropod head
Lomankus edgecombei 的头部。从左到右:正面观视头部 specimen 的照片;同一 specimen 翻转显示腹面的3D模型;正模 specimen 头部照片;正模 specimen 头部数字3D模型。来源:Luke Parry(照片),刘宇、冉瑞欣(3D模型)。

这个新化石也为解决一个高度争议的古生物学问题提供了线索:巨爪类的大附肢在现存物种中相当于什么?根据对这个化石的扫描,研究团队认为大附肢很可能相当于昆虫的触角以及蜘蛛和蝎子的口器——或称螯肢。

“这些美丽的化石清晰地显示了头部下方有一个与口器相关的、由大附肢环绕的板状结构,”该研究的合著者、中国云南大学古生物学家刘宇(Yu Liu)在一份声明中说。“这与中国早期寒武纪巨爪类的头部结构非常相似,除了缺乏眼睛,这表明Lomankus 可能生活在其寒武纪亲戚更深、更黑暗的生态位中。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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