4.3億年前混翅鱟化石在我國被發現

4.3億年前混翅鱟化石在我國被發現，恐鱟體型較大，體長可達近一米，其第三對附肢上有密度較高的硬質長刺，後體及尾部似蠍。4.3億年前混翅鱟化石在我國被發現。

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29日，交匯點記者從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，中外科研人員在華南地區發現志留紀（4.3億年前）的混翅鱟（hòu）化石，體長可達近一米。因其形似蠍子，故俗稱爲海蠍。科研人員將這一新屬新種命名爲秀山恐鱟。此次發現填補了混翅鱟類在中國的空白，乃至整個岡瓦納大陸的空白。

據中科院南古所研究員王博介紹，板足鱟是生存於古生代的一類重要的節肢動物，是現代蛛形綱的近親。因其形似蠍子，故俗稱爲海蠍。板足鱟最早出現於奧陶紀（距今約4.8億-4.4億年），

在志留紀（距今約4.3億年）達到了多樣性的巔峯，之後走向衰落，於二疊紀末全部滅絕。板足鱟以其獨特的外形而備受人們關注，是志留紀的“明星動物”。同時，板足鱟生態多樣性高，在海洋、淡水、陸地等多種生態環境中均佔有一席之地，是人類瞭解古生代生態環境變遷的重要媒介。

混翅鱟是板足鱟目下的一個科級分類單元，混翅鱟附肢極易辨識，第三對附肢上有長刺，形態誇張，被認爲可用於固定獵物，是混翅鱟較強捕食能力的體現。然而，與其較高的曝光度相比，學界一直以來對混翅鱟缺乏深入瞭解，已報道的混翅鱟共兩屬四種，均依據來自志留紀勞俄古陸的少數化石標本建立，且近八十年來一直沒有發現新的類羣。有限的化石極大限制了科研人員對該類羣形態多樣性、地理分佈和演化歷史的瞭解。

南古所碩士生王晗說，這塊化石是團隊合作者在重慶發現的，當時它和其他魚化石混在一起。“海蠍化石在中國比較罕見，不僅數量少，還經常都是碎片，很難鑑定，但我們這次發現的數量較多，化石質量也很高。”她說，混翅鱟的附肢形態誇張，具有很多長刺，辨識度高，非常有特點，加上化石保存比較完整，所以科研人員當即就確認這是一類很奇特的海蠍。

此後，科研人員回到實驗室，經過清修、拍照、光學顯微鏡、掃描電鏡觀察等程序，確認他們發現的是一類新的混翅鱟，並將其命名爲秀山恐鱟。

科研人員從化石判斷，恐鱟體型較大，體長可達近一米，其第三對附肢上有密度較高的硬質長刺，後體及尾部似蠍。化石保存完好的附肢，以及生殖附屬器、尾部、體表紋飾等特徵，爲混翅鱟科形態多樣性討論提供了諸多新證據。科研人員認爲，華南地區志留紀早期的淺海地區尚未發現大型捕食性動物，而恐鱟作爲具有捕捉“利器”的大型節肢動物，極有可能在這一環境中扮演着頂級捕食者的角色。研究成果近期將以封面論文的形式發表於國際學術期刊《科學通報》（Science Bulletin）。

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早在19世紀中葉，著名生物學家達爾文已經敏銳地意識到了地球上地質記錄的“缺陷”。他在《物種起源》中準確地指出，除非條件恰到好處，否則生物其實很難作爲化石被保存下來，即使是那些存在骨骼和貝殼的生物也是如此。

他還認爲，“沒有一種完全柔軟的生物能被保存下來”。

然而關於後者，他的話“說早了”。在《物種起源》出版後的一個多世紀，人們更努力地搜尋着化石。我們現在已經知道，保存軟體生物是可能的，甚至一些看似最脆弱的生物也出現在了化石記錄中，比如水母。

但是，動物身體精細的解剖結構呢？比如它們的'腦、內臟或者其他器官，這些也能變成化石被保留下來嗎？

這些化石記錄其實非常罕見。但近日發表在《地質學》期刊上的研究展示了一隻古代水生節肢動物，也就是一種肢體分節的無脊椎動物，它精巧的腦部是如何被保存下來的。

（A） 美國伊利諾伊州馬宗克里克發現的鱟化石標本，它擁有保存完好的腦。（B） 化石腦特寫，即圖（A）中方框位置。（C） 鱟的重建，包括腦的位置和解剖學細節。圖片來源：Bicknell， R。 via UNE

研究人員在美國發現了一隻3.1億年前的鱟（Euproops danae），其腦部幾乎完好無損，它也是目前發現的最古老的中樞神經系統保存完好的節肢動物化石之一。

有關史前動物的軟組織的化石記錄其實非常有限，尤其是像腦部這樣精巧的器官。目前，我們對史前節肢動物腦的大部分了解主要來自兩種關鍵類型的化石沉積，分別是琥珀和伯吉斯頁岩這類岩石。

琥珀是一種樹皮滲出的樹脂化石，它能捕獲很多種生物。被困在其中的個體通常以節肢動物爲代表，比如各種昆蟲。在著名電影《侏羅紀公園》中，琥珀就是一種非常關鍵的化石。

這些化石保存了大量令人難以置信的解剖細節，甚至能夠包含一些動物行爲的細節，這主要是因爲生物往往在一瞬間被困在樹脂中，之後就幾乎不會腐爛。

通過複雜的成像技術對琥珀化石進行研究，古生物學家可以在極小的尺度上了解微小的節肢動物腦部的三維特徵。然而，目前琥珀中發現的最古老的節肢動物只能追溯到三疊紀，也就是約2.3億年前。

一塊約有2300萬年曆史的墨西哥琥珀，裏面有一隻蜈蚣和一隻螞蟻。|圖片來源：Greg Edgecombe via UNE

伯吉斯頁岩這種類型的沉積則更古老，時間上來說大約在寒武紀，通常在5億至5.2億年前。它們中包含着大量保存完好的海洋節肢動物。

這些化石非常重要，因爲它們代表了一些最古老的動物，可以告訴我們有關它們的起源以及最早的進化歷史的故事。這些動物的殘骸主要以碳膜的形式保存在泥岩中。

來自中國雲南的寒武紀節肢動物昆明澄江蝦（Chengjiangocaris kunmingensis）化石及重建。在化石中保存有珠狀的腹神經索。|圖片來源：Javier Ortega-Hernández via UNE

這類化石形成的過程實際上始於風暴引發的泥流，這些泥流突然席捲而來，毫無招架之力的動物很快被埋在了低氧環境的海底。隨着時間的推移，泥變成岩石並受到擠壓，動物則被深深地烙在了岩石裏。

許多伯吉斯頁岩類型的節肢動物標本很好地保存下了動物內臟，尤其是腸道。但還是很少能看到中樞神經系統的某些部分，比如視神經、腹神經鏈或者腦。

而這項新研究中的化石則表明，節肢動物的腦能夠以完全不同的方式保存。

這個鱟的標本來自美國伊利諾伊州舉世聞名的馬宗克里克沉積。這裏的化石被保存在一種被稱爲菱鐵礦的碳酸鐵礦物的結核中。

一些來自馬宗克里克的動物，比如詭異的“塔利怪物”，它們的身體完全是柔軟的。也就是說，這裏一定具備某些特殊的條件來保存它們。

研究首次發現了馬宗克里克的動物是如何被保存下來的。首先這離不開菱鐵礦的快速形成，這些菱鐵礦在很短時間內將動物的全身完全埋葬。除此之外，菱鐵礦在動物內部的軟組織分解之前，就迅速包裹住了它們。

值得注意的是，在這一標本中，鱟的腦部被一種叫作高嶺石的白色黏土礦物複製了下來。這種礦物質鑄型可能是後來在腦腐爛很久之後，在它留下的空隙中形成的。研究人員表示，如果沒有這種引人注目的白色礦物，他們可能永遠不會發現這個部位。

事實上，解釋古代節肢動物解剖結構的最大挑戰之一是，許多動物缺乏可供比較研究的現代近親。但幸運的是，鱟可以與4種現存的鱟進行比較。

如果將這一化石的神經系統與現代的一種鱟（Limulus polyphemus）的神經系統進行比較，不難發現，儘管它們生活的年代相隔3.1億年，但在這兩個物種中都出現了相同的結構。

化石照片（A）及腦部手繪示意圖（B&C）。和現代鱟（Limulus polyphemus）物種的腦（D）相比，可以發現很多相似之處。|圖片來源：（A-C） Russell Bicknell； （D） Steffen Harzsch via UNE

在兩者的神經系統中，眼睛與附肢的神經排列可以“對得上號”，其中央都有相似的空腔，讓食道穿過。

揭開這些特殊標本的細節，讓古生物學家難得有機會真正一瞥遠古的歷史。它同樣增進了我們對早已滅絕的動物的生物學和進化的理解。

看來，達爾文也不必對化石記錄那麼悲觀。