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揭5.2亿年前神秘"灰姑娘虫" 拥有已知最早复眼

http://www.kexue.com 2013-10-16 10:23:17 化石网  发表评论


灰姑娘视力揭秘

  讨厌的苍蝇为什么每每能躲过我们的攻击,因为复眼让它们拥有“好视力”。复眼又从何而来,则一直是个谜。

  最近,这个谜题有了些许答案。“我们在云南昆明地区找到了唯一一块完整保留眼睛的化石,距今5.2亿年,是已知最早的复眼。这说明在5.2亿年前,已经有一些动物优先获得眼睛。”中科院南京古生物所副研究员赵方臣说,这块化石叫“灰姑娘虫”,它不光有两只大眼睛,还拥有由2000多个小眼组成的复眼,“在当时绝对算是视力最好的了。”据了解,这一成果被发表在国际综合性学术期刊《科学报道》上。

  它从哪来?

  “灰姑娘虫”云南被发现 见证寒武纪“生命大爆发”

  2005年,当时还在读博士的赵方臣在云南昆明附近进行常规的化石定量采集,那里就是著名的“澄江动物群”的“家乡”。“我们在当地发现了一个50多平米的坑,深度超过了2米。”赵方臣告诉扬子晚报记者,让他们没有想到的是,在这个“坑”里居然找到了1万多个化石个体。而在这些化石里,就有十几块“灰姑娘虫”化石。

  赵方臣在这块“化石坑”中,发现了很多非常细小的泥岩,说明这是一个风暴沉积地层,极有可能是这里的生物经过了一场大的台风,海洋中的生物被掀起再倒回到海洋中,浅水路边的泥沙被带回海里形成颗粒,将因台风死亡的生物迅速埋藏很好保存,直到5.2亿年后让它们重见天日。

  读到这里你可能有些不解,那好吧,让我们先来解释一下什么叫“澄江动物群”。

  距今约5.2亿年前,是一个被称为“寒武纪”的地质历史时期,地球上在2000多万年时间里经历了一次“生命大爆发”,节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等一系列与现代动物形态基本相同的动物,在地球上来了个“集体亮相”,形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。“澄江动物群”,就是最典型的生物群之一。

  要知道,达尔文进化论认为:生命是一个渐变的过程。不过,早在19世纪初期人们便注意到,从寒武纪开始,地层中保存了大量的化石,而在寒武纪以前的地层中却很少有化石。“澄江动物群”的发现,当时可是震惊了世界。一位英国皇家科学院院士认为,“澄江动物群”永远是科学的大厦。

  见识灰姑娘虫

  有啥特点

  身长不到10厘米,眼睛却有2000只

  1996年,南京古生物所的陈均远研究员在“澄江动物群”里找到这种美丽的“灰姑娘虫”,东南大学建筑大师齐康院士曾经惊叹“灰姑娘虫”之美,并依“灰姑娘虫”之形态,为南京古生物研究所在云南建造了一个野外工作站。

  在赵方臣的办公室里,扬子晚报记者见到了这块美丽的化石。“它”的个头并不大,“身高”估计在7~8厘米。“身体”中最重要的部分,就是它的头甲,呈“W”形,很像姑娘的晚礼服披肩。

  在头甲的上方还长了两条长长的触须,触须下方左右各长了两只大眼睛。这种小虫子的眼睛可以收缩,类似今天的虾、蟹动物的眼睛。“在十几块化石中,我发现有一块化石眼睛部分保存得特别好。”赵方臣说,直到去年他将这块化石用高倍显微镜进行放大,让他吃惊的一幕出现了——美丽的大眼睛里居然“藏”着复眼,拥有2000多个小眼。“虽然之前就知道‘灰姑娘虫’有眼睛,但是复眼却从来没人发现过。”

  复眼是一种由不定数量的小眼组成的视觉器官,主要在昆虫及甲壳类等节肢动物的身上出现,比如现在的苍蝇、螃蟹、蜻蜓等,都有着较多的复眼。

  眼有多“神”

  视力范围270°,能找渺小食物躲天敌

  复眼中小眼的多少,决定了动物的视力情况

  一般来说,复眼就代表着一个色素点,现在视力最发达的昆虫是蜻蜓。在一些动物复眼中的小眼只有数十个的时候,它们只能够感知白天和昼夜。小眼达到100个左右的时候,它们会对物体的运动有敏感性。当小眼超过1000个的时候,它就能够对于周围的环境有很好的辨识能力,捕食也不再是盲目而是有目的性的。

  和当时大多数动物一样,“灰姑娘虫”也是生活在海洋的浅水区域,而它的“猎物”就是生活在泥质基底的小节肢动物,而它的“天敌”就是当时的“霸主”——奇虾。“灰姑娘虫”一方面利用它强大的复眼,能够找到“渺小”的“食物”,还能根据复眼的感知度来判断地形,以此“因地制宜”躲避奇虾的追捕。“研究发现,节肢动物的复眼对于运动的物体的分辨率更高。”赵方臣说。

  “灰姑娘虫”的眼睛和螃蟹一样,是可以收缩的。“它和人类不同,是没有眼皮的。所以在它‘睡觉’的时候,眼睛就会自动收缩进头甲里。而需要用眼睛的时候,眼睛就像是有个‘操作杆’支撑着,可以大幅度转动。”

  赵方臣告诉记者,人眼的视力范围大概在180°左右,但是“灰姑娘虫”的视力范围达到270°左右。这发达的复眼究竟能有多好的视力?赵方臣举例说,现代的螃蟹的小眼也仅仅只有1000个左右,说明“灰姑娘虫”比现在的虾类、螃蟹类的视力要好得多。

  为何如此

  5亿多年前蛮荒时代,视力好才不被淘汰

  古生物学家在研究中发现,“寒武纪大爆发”之前,那时的生物都没有眼睛,而且都不会走动。不过到了生命大爆发后,越来越多的动物开始有了眼睛,并且开始主动运动。

  赵方臣同时对澄江动物群中具有眼睛物种进行了统计分析,结果显示具有眼睛的动物90%以上都为节肢动物,它们大多都是主动猎食者,把持着整个寒武纪海洋(节肢动物占到整个动物群40%以上)。这一结果支持了眼睛的出现和复杂化,是促使生物多样性增加以及生存竞争和捕食压力增加的一个重要因素。“当时就像是个‘军备竞赛’的环境,为了更适应生存需要,动物们不断地更新着自身的器官进化。”赵方臣说。

  像“灰姑娘虫”这样的“好视力”究竟是如何形成的?而这又会给这些生物家族带来怎样的好处?对此,赵方臣分析说,一开始,动物肯定只是具有比较简单的单个感光细胞,慢慢演化为复眼并越来越复杂,这个过程还是未解之谜。“事实证明,那些优先获得眼睛的动物家庭都发展很快,动物的种类和多样性都增加明显。”

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