研究者发现螃蟹中的“鸭嘴兽”Callichimaera perplexa

研究者发现螃蟹中的“鸭嘴兽”Callichimaera perplexa
图为一位艺术家重新创作的新发现的螃蟹物种Callichimaera perplexa,有可能是有史以来最奇怪的螃蟹。
绘图:OKSANA VERNYGORA,UNIVERSITY OF ALBERTA
 
撰文:MICHAEL GRESHKO

  什么特征使螃蟹成为螃蟹?事实证明,这并不是一个容易回答的问题:一种奇怪的螃蟹物种和一项大规模的新遗传学研究为研究这种动物的进化史提供了新的线索。

  发表于《科学进展》杂志的一项新研究中,研究者公布了哥伦比亚一处新发现的化石遗址,该遗址形成于大约9000万年前。这个遗址保存的非常完好,小虾的躯体能保存到毫米级别,而热带地区只发现过几处这样的遗址。

  研究者在遗址上发现了一种奇异螃蟹的几十个化石标本,与以往发现的任何螃蟹都不相同。这种蟹被命名为Callichimaera perplexa,是一种“美丽而令人困惑的嵌合体”,似乎融合了如今的幼蟹和成蟹的一些特征,比如较大的球状眼、较大的桨状前肢和类似腿的口器。“这更像是螃蟹世界里的鸭嘴兽,”新研究的主要作者、耶鲁大学和阿尔伯塔大学的博士后研究生Javier Luque说。

  新发现凸显了十足类动物的惊人多样性,十足类动物是包含虾、蟹和龙虾在内的动物群体。这个古老的群体拥有3.5-3.7亿年的历史,即使是今天,十足类动物的种类也极其繁多,其物种超过1.5万种。

  “这与我们以前看到的十足类动物的外形特征截然不同,所以这促使我们重新思考螃蟹的定义,”佛罗里达国际大学的生物学家Heather Bracken-Grissom说,他专门研究十足类动物的进化。“这个名字很合适。”
  
  今天的成年螃蟹通常拥有宽阔的椭圆形躯体,眼睛长在茎状部上。能挖洞或游泳的螃蟹可能拥有扁平的、桨状的后腿,比如蓝蟹。此外,成蟹的尾巴隐藏在躯体下方。

  Callichimaera打破了所有这些规则。Callichimaera的躯体远比标准螃蟹窄,其躯体构造也更偏向机身形状,而且其乒乓球状的眼睛没有长在茎状部上,这一特征在今天的幼蟹身上比成蟹身上更常见。此外,Callichimaera的小尾巴并不隐藏于躯体下面,还拥有两对加大的、形似桨的四肢,不过位于其躯体的前部,而不是后部。 
  
  Callichimaera的外壳上也有一种不同于其他螃蟹的图案,无论是现存的还是已灭绝的螃蟹,都不相同。

  根据Luque的团队目前所了解的情况,研究人员认为这种螃蟹是一种活跃于水柱中的食肉动物。考虑到Callichimaera的眼睛大小,这种螃蟹也有可能在夜间韦德娱乐1946手机版。

  “这与Callichimaera的类似物种完全相反,也就是生活在沉积物中的相似物种,”Luque说。“想象下一只会飞的海豚,这就是目前的情况。”

  十足类动物种类繁多,历史久远,因此弄清楚所有十足类动物之间的关系非常困难,无论是已灭绝的还是现存的十足类动物。研究人员表示,绘制该群体的生物多样性图表至关重要。十足类动物是水生食物网的重要生态组成部分,其水产养殖业每年的价值高达240亿美元,为许多人提供了食物和生计。
 
研究者发现螃蟹中的“鸭嘴兽”Callichimaera perplexa
无论是已灭绝的还是现存的螃蟹,其躯体形态都是千差万别,包括神秘的Callichimaera perplexa(中间)。
绘图:JAVIER LUQUE,YALE UNIVERSITY
 
  在研究者发现Callichimaera的同时,另一项重大研究揭示了螃蟹的进化过程。Bracken-Grissom和古生物学者Joanna Wolfe领导的研究小组在《英国皇家学会学报B》上发表了一篇研究,该研究公布了迄今为止最详细的十足类动物的基因族谱图。在六年多的时间里,研究小组对94个不同物种的数百个基因进行了测序,并将其进行相互比较,以便绘制出十足类动物错综复杂的谱系图。之前的研究试图通过少数基因来实现这一目标。

  “令我震惊的是,对于海洋无脊椎动物中最具代表性的群体之一的关系,科学家并未构造出有充分依据的框架,”该研究的主要作者、哈佛大学的助理研究员Wolfe说。
 
一次偶然的发现
  
  Callichimaera的发现非常偶然。2005年12月,Luque和一些大学同学正在帮助绘制哥伦比亚首都波哥大东北部小镇佩斯卡的地质图。经过一天的劳累工作后,他和一个朋友靠着一块露出地面的岩石坐了下来。在好奇心的驱使下,Luque开始凿岩石,一块岩石裂开了,露出了一只外形奇特的动物。“这就像是最好的圣诞礼物,”他说。

  Luque最初并未打算研究无脊椎动物化石;恐龙和古代哺乳动物才是他对古生物学产生兴趣的原因。不过,六个月后,当Luque在附近的另一块岩石上挖掘时,发现了第二块同一种生物的化石;他的好奇心随着发现化石的增多而变得更强烈。Luque开始向世界各地的专家发送化石照片,其中包括墨西哥国立自治大学的Francisco Vega和肯特州立大学的Rodney Feldmann,现在他们都是他的合作者。

  一开始,Luque认为这些化石是一种已经灭绝的蛙蟹。不过,随着他和同事们的深入研究,这种古老的动物越来越难以符合如今科学家对蟹的定义。

  新发现表明,蟹类躯体构造的一些高级特征,如泳肢和大爪子,在9000万年前就已经进化得很完全了,这意味着有些群体在独立进化过程中失去了这些特征,而不是随着时间的推移而逐渐获得这些特征。
 
古老的十足类动物
 
  Callichimaera必然会丰富Wolfe 和 Bracken-Grissom的研究作品。即使是现在,将基因数据与化石配对,也能清楚地说明地球遥远的过去如何塑造了我们今天看到的十足类动物。

  十足类动物在作为一个独特的谱系出现的最初几亿年间,一直处于水生生态系统的边缘位置,而被已灭绝的无脊椎动物“海蝎子”则处于主宰地位,比如三叶虫和板足鲎类动物。不过,大约2.52亿年前,在如今的西伯利亚地区,巨型火山喷发将大量的温室气体喷射到地球大气中,导致海洋氧气含量急剧下降。
  
  这一打击足以消灭地球上95%以上的生命,也就是现在所说的二叠纪-三叠纪生物灭绝或“物种大灭绝”。不过,这场灾难的幸存者却在灾难过后繁荣发展,其中包括十足类动物。在之后的数百万年里,十足类动物的谱系开始迅速分化。

  大约1.45亿年前,也就是侏罗纪末期,螃蟹的种类又经历了一次更大规模的增长。Wolfe和同事们推测,之所以会发生这种变化,是因为当时造礁珊瑚开始出现。当我们所知的第一批形成的珊瑚礁,可能也为许多生物提供了大量新的栖息地。

  Luque和Wolfe的研究成果已经发表,现在两人已开始着手新的合作。Luque和Wolfe计划为所有甲壳类动物创建一个更大的基因谱系图,这将为珊瑚多样性假说提供一个更大规模的测试。

  研究作者称,以后肯定会发现更奇怪的生物化石,为十足类动物的谱系图增添更多的分支。

  “令人兴奋的是,在21世纪的今天,我们仍然发现了古老生物的化石,而之前我们对此一无所知,” Luque说。“这不禁让我们想知道,究竟还有多少关于遥远过去的重要信息在等待我们发现。”

(译者:流浪狗)
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