你最愛吃的“蛄蛹者”，找到了 5.35 億年前的老祖宗！

（來源：科普中國）

轉自：科普中國

在生命演化的漫長歷程中，有一類看似不起眼的無脊椎動物，早已遍布地球的泥土與海洋。從花園里松土堆肥、釣魚時當作誘餌的蚯蚓，再到能拌飯的海腸、做成小吃的土筍凍，還有埋伏在田間地頭、會吸血的螞蟥……這些小生物的生存環境和習性大不相同，但都屬于同一個生物類群：環節動物。

環節動物出現在我們生活中的各個角落（圖片來源：作者提供）

環節動物是地球上物種最豐富、分布最廣的動物家族之一，全球已知種類超過 20000 種。從深海泥沙到農田水洼，從熱帶雨林到極地冰原，幾乎到處都能找到它們的身影。雖然環節動物形態各異，生活方式也大不相同，但大部分都有一個共同的特征：身體柔軟、分節，像一串小環扣在一起，體內沒有骨骼，而是靠蛋白質構成的表皮進行支撐。

左側為分子生物學推測的現生環節動物的內部關系，據Brusca et al. (2023)。右側為代表性的環節動物（圖片來源：作者提供）

這樣的結構，讓環節動物“無欲則剛”：身體分節使它們運動更靈活有效，局部受損不影響整體存活。然而，這個龐大的家族卻一直讓古生物學家頭疼不已：它們身體柔軟，表皮主要是蛋白質，死后很快就會腐爛消失，很難留下完整的“遺照”。

那么問題來了：我們怎么知道環節動物是什么時候出現在地球上的呢？

化石“懸案”：環節動物何時登場？

在過去很長一段時間里，古生物學家只能靠一些“硬骨頭”尋找蛛絲馬跡。環節動物雖然沒有骨骼，但是具有蟲顎（嘴巴上的堅硬結構，牙齒）和棲管（分泌的管狀外殼）等結構，相較而言還是比較堅硬的，可以用來尋找環節動物的蹤跡。

至于那些能反映它們完整形態的軟體結構，就需要更大的運氣才行了，只有在極少數特殊保存條件的“化石寶庫”中才能看到。

根據分子生物學的研究，環節動物的起源或許可以追溯至寒武紀之前的埃迪卡拉紀，也就是比距今約 5.39 億年更早的時期。可是由于身體結構的特點，環節動物最早的可靠實體化石證據，全部來自寒武紀第三期（約 5.21 億年前）及更晚的布爾吉斯頁巖型化石庫，如我國的澄江生物群、小石壩生物群等。分子生物學推斷的起源時間與實體化石記錄之間，存在一個巨大的時間空白。

我國科學家此前在云南省發現的寒武紀早期丹尼多毛蟲（Dannychaeta tucolus）復原圖，是當時已知的現生（冠群）環節動物支系的最早化石記錄（圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2384-8）

所以，在距今約 5.39 億至 5.21 億年前（即寒武紀紐芬蘭世），環節動物是否已經出現在地球上了？這個問題一直懸而未決。

懸案的轉機，出現在陜西南部的大山深處。

大山深處的新發現

近日，來自中國科學院南京地質古生物研究所、美國弗吉尼亞理工大學、德國慕尼黑大學和自然資源部第一海洋研究所的科研人員組成的國際團隊，在《美國科學院院刊》上發表了一項突破性研究。他們在陜西南部的寒武紀幸運期（約 5.35 億年前）的“寬川鋪生物群”中，發現了可靠的環節動物實體化石。

巖石樣品采集現場. 箭頭指向采樣點. 左一為咸曉峰博士（圖片來源：作者提供）

研究團隊一共描述了7枚標本，它們只有數毫米大小，以磷酸鹽內核的形式保存。

這些標本代表部分軀干，缺少頭和尾。磷酸鹽內核復刻了被表皮包裹的體腔及附肢內腔的整體形態，缺少表皮相關的結構。軀干有明顯的分節，每個分節上有一對側面或側腹面的附肢。

這些標本在細節上略有差異，有些是這樣的：

第一組化石標本的掃描電子顯微鏡照片（圖片來源：作者提供）

有些是這樣的：

第二組化石標本的掃描電子顯微鏡照片（圖片來源：作者提供）

看到這些化石的圖片，你很可能會有這樣的疑問：如何確定它們就是環節動物的“祖先”，而不是其他動物甚至是微生物呢？

答案的關鍵，就在于它們那分節的軀干和細小的附肢。

軀干分節并發育成對的附肢是泛節肢動物（如水熊蟲和昆蟲）、環節動物和四足動物（如青蛙）的特征。然而，這些化石的附肢末端二分叉，形成兩個葉狀突起，這與現存的環節動物，尤其是沙蠶和浮蠶等多毛類環節動物的“雙葉型疣足”極其相似。這種位于兩側的肉質突起結構，就是環節動物的“腳”，是它們重要的運動器官。此外，附肢末端的兩個葉狀突起，恰好對應環節動物疣足的“背葉”和“腹葉”。

這些特征不僅證明了化石確實是環節動物，也意味著在現生環節動物的最晚共同祖先出現之前，“軀干分節+雙葉型疣足”這樣的結構很可能就已經出現，并一直保留到今天。

“小短腿”和“大長腿”

根據附肢與其對應體節的相對長短，研究團隊把發現的化石分成了兩個新物種，讓我們通過視頻來看看它們的區別。

短腿寬川鋪蟲（Kuanchuanpivermis brevicruris）：附肢比其對應體節短，對應上文中的第一組圖片。

短腿寬川鋪蟲, 正模標本（視頻來源：團隊提供）

長腿張家溝蟲（Zhangjiagoivermis longicruris）：附肢比其對應體節長，對應上文中的第二組圖片。

長腿張家溝蟲, 正模標本（視頻來源：團隊提供）

這兩類小小的環節動物，盡管保存在同一個剖面，但可能展示了兩種截然不同的生活方式：短腿寬川鋪蟲疣足短小，與現代營底棲生活的沙蠶類似，推測它可能同樣營底棲生活；長腿張家溝蟲疣足細長，與現代營浮游生活的浮蠶驚人相似，推測它同樣能夠游泳，在水中過浮游生活。

如果說對長腿張家溝蟲的推測是正確的，它將順利登上“已知最早的浮游型環節動物”的寶座，挑戰了過去普遍認為浮游型環節動物出現得比較晚的認知。

長腿張家溝蟲（F–J）與現生的浮蠶類環節動物對比圖（圖片來源：作者提供）

當然，不管是底棲還是浮游，這些小家伙的運動速度都不會太快。原因很簡單：它們身長只有幾毫米，實在太小了。在這一微小尺度下，水的黏性阻力會非常顯著（低雷諾系數）。它們在水中移動就像人在膠水里游泳一樣，行動會非常遲緩。

為什么這個發現如此重要？

短腿寬川鋪蟲與長腿張家溝蟲的發現，絕非只有“找到最早的環節動物化石”這么簡單，其科學意義體現在多個方面：

1

大幅提前了環節動物可靠的化石記錄

此前，已知最早且可靠的環節動物化石記錄來自寒武紀早期，年代大概為 5.18 億年前。此次研究將這一記錄提前到了寒武紀最早期，約 5.35 億年前，向前推了 1700 萬年左右。

2

證實環節動物在寒武紀最早期就已開

始分化，浮游類型可能出現

短腿寬川鋪蟲與長腿張家溝蟲分別代表了寒武紀最早期兩種不同的生態類型，表明此時環節動物已經開始了分化。其中，長腿張家溝蟲與現生浮蠶類的疣足形態相似，可能代表了營浮游的生活方式，要早于傳統認識的時間。

3

支持多毛類是環節動物的原始形態

傳統上，環節動物分為多毛類（沙蠶、浮蠶）、寡毛類（蚯蚓）和蛭類（螞蝗）。這項研究指出最早的環節動物在形態上類似今天的多毛類，支持了多毛類的形態可能是環節動物的祖征。

生活在深海之中的浮蠶。根據分子生物學，科學界主流觀點認為現存的多毛類環節動物是并系群關系，即它們是多毛類最晚共同祖先的部分后代。此次發現支持了此觀點（圖片來源：維基百科)

4

與分子生物學的研究相吻合

分子生物學研究曾提出“多毛類是并系”的假說（即多毛類不是一個自然的單系群，而是包含了非多毛類的類群）。這項化石發現為這一假說提供了重要的古生物學證據。

最新的化石發現也帶來了全新的科學問題：環節動物在寒武紀最早期就已經開始分化，那么在更古老的埃迪卡拉紀（距今 6.35 億至 5.39 億年），它們是否已經存在？更古老的“祖先”又有著怎樣的身體結構，是否演化出適應不同環境的能力？這些問題，仍等待著更多的化石發現來回答；而新的化石，也將繼續為我們講述生命演化的傳奇故事。