5亿年前的蜘蛛近亲拥有不该有的爪子

5亿年前的蜘蛛近亲拥有不该有的爪子(图1)

这只化石完全不值得一提。哈佛大学古生物学家鲁迪·勒罗西-奥布里尔在最初检查一只距今寒武纪时期(5.388亿至4.854亿年前)的节肢动物化石时,也曾这么认为。

然而,在我准备它时,它意外地显示出极为保存完好的四肢,包括一对从头部伸出的额部爪子,勒罗塞伊-奥布里尔对《大众科学》说。

早期节肢动物标本并不具有这样的钳子。相反,寒武纪的节肢动物通常在那个位置拥有触角。换句话说,勒罗西-阿布里尔所看到的钳子本不该出现在那里。

这种低调的化石属于一种名为梅加切利克萨斯·库斯特尤的5亿年前海洋掠食者。该化石早在40多年前在美国内布拉斯加州西部的沙漠中被发现,是目前已知最古老的螯足类动物——这一节肢动物类群包括现代的蜘蛛、蝎子、海星和海蜘蛛。这一奇特标本将螯足类动物的演化历史向前推了2000万年,并有助于解释钳状结构的演化过程。相关研究成果已发表于今日出版的《自然》期刊。

这项新研究的另一位作者勒罗西-阿布里尔花费了超过50个小时,用针在显微镜下仔细清理M. cousteaui化石,以研究其令人惊讶的解剖结构。它的身体长约三英寸,外壳由一个头盾和九个独立的身体节段组成。

“头部下方的附肢适应于摄食和感官功能,而躯干部的附肢则用于呼吸和游泳”,Lerosey-Aubril解释道。“这种解剖结构上的专门化程度,对于如此古老的节肢动物来说,令人惊讶地先进。”

螯足类节肢动物的身体分为上方的头胸部和下方的腹部,拥有四对步行腿,以及两对前附肢用于抓取物体。在此次发现之前,已知最古老的螯足类节肢动物可追溯至大约4.8亿年前。而M. cousteaui则比这早了2000万年,是目前已知最古老的一支螯足类分支。如今,地球上已知的螯足类物种超过12万种,包括蜘蛛和马蹄蟹等。

5亿年前的蜘蛛近亲拥有不该有的爪子(图2)

尽管这个化石非常古老,勒罗塞伊-奥布里尔却惊讶地发现,M. cousteaui 的外形比同时代其他生物,包括手持三叉戟的三叶虫,要显得更加现代。

“除了少数显示其古老特征的痕迹外,这种半亿年前的螯足动物在今天的海洋中看起来也毫不突兀,”他说。

科斯特乌伊鱼也是一种关键的过渡物种,它连接了没有这种前肢类似钳状结构的寒武纪节肢动物,与后来出现的具有钳状结构的类似鲎的螯足动物。

5亿年前的蜘蛛近亲拥有不该有的爪子(图3)

此前,科学家们并不清楚爪子和具有两个功能区域的身体是先于头附肢演化出来的。M. cousteaui表明,这些结构在头附肢消失并逐渐演变为现代蜘蛛腿之前就已经存在。

“它调和了多个相互矛盾的假设;换句话说,每个人在某种程度上都是对的,”哈佛大学比较动物博物馆节肢动物古生物学家兼该研究共同作者哈维尔·奥尔特加-赫尔南德斯在一份声明中解释道。

梅格切利塞克斯库斯特欧是为著名的法国探险家雅克-伊夫·库斯托命名的,他的纪录片和环保倡导激励了无数人继续探索。勒罗西-阿布里尔表示,这个化石本身也提醒人们要持续挖掘。

“这块化石是由一位热心的业余古生物学家[洛伊德·Gunther]发现的,之后捐赠给了博物馆,在那里被精心保存了数十年,直到我们有幸揭示了它的科学价值,”他表示。“化石遍布美国各地,所以走出去,去探索,看看身边岩石中可能隐藏着怎样的故事。”