作者:张文静 来源:中国科学报 发布时间:2018/3/2 9:55:12
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远古蜘蛛尾巴长

标本

黄迪颖团队研究的应氏奇美拉蛛生态复原图

■本报记者 张文静

说起蜘蛛,大家肯定不会陌生。蜘蛛属于节肢动物蛛形纲,是自然界中最常见的动物之一。据统计,现今全世界的蜘蛛加起来有478个泰坦尼克号巨轮那么重,每年大约要吃掉4亿~8亿吨猎物,超过全世界人口总重。很多种类的蜘蛛是陆地生态系统中最丰富的捕食性天敌,在维持农林生态系统稳定中发挥着重要的作用。

对于现代蜘蛛的样子,我们非常熟悉,可是在1亿多年前,蜘蛛长什么样呢?它们跟现代蜘蛛有何不同?这种不同又能揭示出蜘蛛怎样的演化奥秘?今年2月,中科院南京地质古生物研究所研究员王博和黄迪颖分别领衔的两个国际科研团队,在同一期的英国《自然》子刊《自然—生态学与进化》上“背对背”发表两篇论文,报道了各自在缅甸琥珀中发现的1亿年前的神秘“长尾巴蜘蛛”——应氏奇美拉蛛。这种蜘蛛长得还真跟现代蜘蛛不太一样。

这些蜘蛛有点怪

面对着四块1亿岁“高龄”的缅甸琥珀化石,研究人员小心翼翼地用光学显微镜、激光共聚焦显微镜以及高分辨率的CT进行三维立体呈现等方式,仔细地观察着。在显微镜下,金黄色琥珀中几只小动物的形态逐渐清晰而生动起来。

这些小东西体长只有两三毫米,身体分为头胸部和腹部,头胸部长有6只眼,还有8条步足。像是蜘蛛,但不能断定。因为这些虽然是蜘蛛的显著特征,可并不是其独有的,蝎子等其他一些蛛形纲动物也有。直到观察到其腹部发育良好的纺器,研究人员才最终认定,这些确实是来自远古的蜘蛛。“认定一个生物是不是蜘蛛,一个最重要的特征便是有产生蜘蛛丝的腺体。”黄迪颖解释说。

接下来的发现让研究人员更加吃惊和兴奋,这些蜘蛛竟然长有一条细长的尾须,长度能达到其身体的1.5倍以上,尾须分为70多节,每一节都有一圈细长的刚毛。

要知道,现生蜘蛛是没有长尾巴的,仅在少部分蜘蛛中,还残留着一个短小的突起,被称为臀板。但在两三亿年前,蜘蛛还是长着尾巴的。

此前,在距今3亿多年的美国纽约的泥盆纪地层中,研究者就曾发现有碎片化石,它们具有蜘蛛特有的螯肢构造及长长的尾须。在约2.7亿年前的俄罗斯的二叠纪地层中,研究者又发现了一块相对完整的化石,可以看到在它的屁股后面拖着一条长长的尾巴。因此,有科学家为其建立了蛛形纲的一个灭绝目——乌拉尔蛛目。

此后,研究人员就再也没有发现过长尾巴蜘蛛的化石,直到这几块琥珀的出现。

“它们的尾巴上面有很多毛,可能是感觉毛。另外,尾巴是笔直的,不能随意摆动,也没有毒腺。因此可能属于感知器官,用于感知后部的环境和气味等。”王博介绍说。

从琥珀中保留的蜘蛛形态特征,研究人员可以推测出1亿年前这些蜘蛛的生活图景——在茂密的丛林中,在树根下、泥土中,蜘蛛隐藏在小小的盘丝洞里,洞口周围布满了它们吐出的丝,一有小虫粘上来,它们就会迅速伸出螯肢将其变成腹中美味,如果有敌人来袭,它的尾巴就会感觉到,以便逃生。雌性蜘蛛一般躲在洞里,雄性蜘蛛则在外面游走。“这也是我们现在发现的雄性个体比雌性个体数量多的原因,这与以往我们发现的蜘蛛化石的雌雄数量情况正相反。”黄迪颖说。

尾巴为何如此重要

此次发现的琥珀蜘蛛具有纺器,坐实了其蜘蛛的身份。而琥珀内完好保存的长尾巴,足以证明它的古老,毕竟,尾巴是现生蜘蛛所没有的特征。

由于这些蜘蛛反映出了新物种所具有的多类蛛形纲生物特征混合在一起的特点,它们被命名为“应氏奇美拉蛛”。其中的奇美拉,是古希腊神话中狮头、羊身、蛇尾的一种怪物,种名应氏则来源于标本提供者的姓氏。

应氏奇美拉蛛所体现的多类蛛形纲生物特征,尤其是它的长尾巴,为何让研究人员如此兴奋?一条细细的尾巴真有这么重要?这还要从蛛形纲最初的演化开始说起。

蛛形纲的祖先是外形类似蝎子或者鲎那样的海洋动物,它们大约在奥陶纪(约4.5亿年前)到志留纪(4.2亿年前)登上陆地,然后很快分化成许多不同的类群。要弄清楚这些类群间的亲缘关系并不是一件容易的事,由于化石证据的残缺,它们的演化历史也是疑点重重。

在所有这些类群中,乌拉尔蛛被认为是与现代蜘蛛亲缘关系最近的。除了外形相似之外,它们还都长有丝管,可以产生蛛丝,编制蛛网。然而,两者之间也有着显著的区别。“现代蜘蛛有着长长的纺器,纺器上每一节都有一个纺丝的腺体;乌拉尔蛛的纺丝腺体则是不规则地排列在身体后端的,也没有分节的纺器。”黄迪颖说。

作为最近的“亲戚”,乌拉尔蛛显然对研究现代蜘蛛的起源意义重大。但这类动物早已灭绝,而且化石异常稀少。在应氏奇美拉蛛被发现之前,人们只在美国和俄罗斯找到了两种乌拉尔蛛化石,其中有的化石保存情况还非常糟糕。

而此次发现的琥珀中的应氏奇美拉蛛,保存情况近乎完美,为研究者提供了许多宝贵的细节。研究人员发现,它们既有乌拉尔蛛独特的细长尾须,又有和现代蜘蛛几乎一样的多分节纺器和丝腺构造。“这不仅将长尾巴蜘蛛的灭绝时间从大约2.5亿年前推迟到1亿多年前。更重要的是,这表明它是介于远古蜘蛛和现生蜘蛛中的过渡环节,弥补了蜘蛛演化过程中的重要一环,能够为解开蜘蛛起源和演化之谜提供关键证据。”黄迪颖说。但他同时也强调,奇美拉蛛是归蜘蛛目,还是作为单独的目出现,还需要更多的化石和进一步研究。

更多秘密有待解开

至于蜘蛛的尾巴为何逐渐消失了,目前研究人员还只能推测。“也许是因为后来的蜘蛛织网能力更加强大了。应式奇美拉蛛应该是没有复杂织网能力的,它可能就是在地上刨个洞,在洞口周围织不规则的网。随着蜘蛛的进化,织网能力越来越强,如果在网上行动,带尾巴反而起到了阻碍作用。同时,它的生存环境也在发生变化。我们推测长尾巴是感知器官,感知周围的猎物、捕食者等情况。随着蜘蛛织网能力的加强,它可以通过所织的网来感知周围的情况,所以渐渐也就不需要这么长的尾巴了。”王博说。

蜘蛛的化石向来难保存,只有特异埋藏的化石点才能保存蜘蛛的身体和细节特征,比如我国侏罗纪中期的道虎沟生物群。“蜘蛛比较难在岩石中保存下来,因为蜘蛛主要生活在树林、土壤里,冲到湖中被埋藏在化石里的概率比较小。另外,蜘蛛个体小,身体比较柔软,相对来说这个物种保存在化石中更难一些。”王博介绍说。此次的琥珀可以完好地保存蜘蛛,无疑也给蜘蛛研究探索了一条新途径。但王博表示,虽然琥珀不少,但其大量出现是在1亿多年前,更古老的琥珀很少,蜘蛛琥珀就更少了。

目前,研究人员手中带有蜘蛛的琥珀一共有5枚,其中4枚中的蜘蛛是雄性的。黄迪颖表示,团队成员正在加紧对仅有的一个雌性个体进行研究,希望能揭示出蜘蛛的更多奥秘。

 

标本

王博团队研究的应氏奇美拉蛛复原图

《中国科学报》 (2018-03-02 第4版 自然)
 

 

 
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2018/3/5 12:02:46 a888188
这好像是体视显微镜拍的http://www.tengrant.com/
目前已有1条评论
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