科学家在约有5.3亿年的化石上发现了最古老的眼睛痕迹

文章作者:bianji3 | 2017-12-11
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科学家在一枚距今约5.3亿年的化石上发现了最古老的眼睛痕迹。该化石属于一种早已灭绝的三叶虫,其古老的眼睛形态在今天的许多动物身上还能见到  科学家在一枚距今约5.3亿年的化石上发现了最古老的眼睛痕迹。该化石属于一种早已灭绝的三叶虫,其古老的眼睛形态在今天的许多动物身上还能见到

   三叶虫是距今5.6亿年前的寒武纪就出现的最有代表性的远古动物,是节肢动物的一种,全身明显分为头、胸、尾三部分,背甲坚硬,背甲为两条背沟纵向分为大致相等的三片——一个轴叶和两个肋叶,因此名为三叶虫。

    三叶虫在5亿~4.3亿年前发展到高峰,至2.4亿年前的二叠纪完全灭绝,前后在地球上生存了3.2亿多年,可见这是一类生命力极强的生物。在漫长的时间长河中,它们演化出繁多的种类,有的长达70厘米,有的只有2毫米。

  据报道,科学家在一枚距今约5.3亿年的化石上发现了最古老的眼睛痕迹。该化石属于一种早已灭绝的三叶虫,其古老的眼睛形态在今天的许多动物身上还能见到,包括螃蟹、蜜蜂和蜻蜓等。

  这件三叶虫化石发现于爱沙尼亚北部的Lükati组地层,可以追溯到寒武纪。来自英国爱丁堡大学的科学家参与了对该化石的研究。寒武纪是古生代(距今约5.41亿到2.51亿年前)的开端,当时在近海水域出现了大量的无脊椎动物。

这件三叶虫化石的右眼部分缺损,使科学家得以对其内部结构进行细致的观察。这件三叶虫化石的右眼部分缺损,使科学家得以对其内部结构进行细致的观察。

  三叶虫是一类早已灭绝的节肢动物,是所有化石动物中种类最丰富的类群,有超过10000个化石物种。三叶虫纲存在的时间为5.4亿年前早寒武纪到2.5亿年前的二叠纪。大多数三叶虫是比较简单的小型海生动物,主要在海底爬行,通过滤食泥沙中的营养物质为生。

  “三叶虫”这个名字来源于它们背部外骨骼可分为大致相等的三片结构——一个轴叶和两个肋叶。三叶虫的全身也可以分为头、胸、尾三部分,其中胸部分节,多的可达十几节,少的只有两节。

研究人员发现,这种古老的三叶虫具有一只原始的复眼,与今天我们见到的螃蟹、蜜蜂等动物的复眼类似。  研究人员发现,这种古老的三叶虫具有一只原始的复眼,与今天我们见到的螃蟹、蜜蜂等动物的复眼类似。

学名为Kainops invius的三叶虫化石,分别是呈现出侧面(上)和背面(下)。学名为Kainops invius的三叶虫化石,分别是呈现出侧面(上)和背面(下)。

  研究人员发现,这种古老的三叶虫具有一只原始的复眼,与今天我们见到的螃蟹、蜜蜂等动物的复眼类似。复眼由一系列微小的视觉器官——称为“小眼”(ommatidia)——组成,主要在昆虫及甲壳类动物身上出现。小眼并不是一个完整的单眼,而是一个结构比单眼简单的器官。

  “这是一块与众不同的化石,向我们揭示了几亿年前的早期动物是如何看周围世界的,”爱丁堡大学地球科学学院的尤安·克拉克森(Euan Clarkson)教授说,“更不可思议的是,它还揭示出复眼的结构功能在5亿年间几乎没有改变。”有科学家认为,约5.4亿年前出现的三叶虫是第一批演化出真正眼睛的动物,还有人认为眼睛的出现是寒武纪生命大爆发的主要原因。

  这件三叶虫化石的右眼部分缺损,使科学家得以对其内部结构进行清晰的观察。研究人员分析了这只眼睛的结构和功能,并与现生动物的复眼进行了比较。相比今天的许多动物,这种三叶虫的视力要差了很多,但它还是能够辨别掠食者和前进路线上的障碍物。研究团队还发现,这只三叶虫的眼睛由大约100个小眼组成,与现生动物的复眼相比,这些小眼的分布更为稀疏。

Ptychoparia属三叶虫的艺术想象图。这种三叶虫出现于欧亚大陆和北美洲的中寒武纪海底地层。Ptychoparia属三叶虫的艺术想象图。这种三叶虫出现于欧亚大陆和北美洲的中寒武纪海底地层。

这件三叶虫化石发现于爱沙尼亚北部的Lükati组地层,可以追溯到寒武纪。这件三叶虫化石发现于爱沙尼亚北部的Lükati组地层,可以追溯到寒武纪。

      与现生动物的复眼不同,这种三叶虫的眼睛并没有晶状体。研究团队称,这可能是因为它们作为一个原始的物种(其学名为Schmidtiellus reetae),缺少形成晶状体结构的部分外壳。以往的研究发现,有些三叶虫利用单晶、透明的方解石作为晶状体,而现在大多数节肢动物使用的是由甲壳素组成的软晶状体。

  德国科隆大学的Brigitte Schoenemann教授也参与了此项研究。“这可能是我们能找到的最古老的眼睛,” 他说,“在这块化石下面的沉积层里的更早标本只能保留最初动物的一些痕迹,而这些动物太过柔软,已经随着时间推移而分解。”

  研究团队还发现,仅仅过了几百万年之后,在如今的波罗的海地区出现了另一种三叶虫,其复眼就发育得更加完善,具有了更高的影像分辨率。此次研究的结果发表在近期的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)上。除了爱丁堡大学之外,德国科隆大学和爱沙尼亚的塔林理工大学也参与了此次研究。

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