蜘蛛的毒牙,无论是与致命的黑寡妇蜘蛛相关联,还是与虚构的蜘蛛侠变身咬伤故事紧密相连,都已成为蜘蛛最显著的特征之一。然而,它们的演化故事远在现代蜘蛛出现之前就已经开始。
一项发表在《自然》(Nature)杂志上的新研究,将这种强大捕食工具的起源追溯到5.18亿年前寒武纪早期的一种小型海洋生物——Urokodia。
蜘蛛属于一个庞大的无脊椎动物群,称为螯肢动物(chelicerates),其中还包括蝎子和蜱虫。目前已描述的螯肢动物物种超过10万种。这些动物拥有分节的附肢和坚硬的外骨骼。它们最显著的特征是身体前端附近的一对特化附肢,称为螯肢(chelicerae)。根据物种的不同,螯肢可以作为钳子或毒牙,用于抓握、刺穿或刺伤猎物。
Urokodia化石发现于中国云南省著名的澄江化石地。这项研究的发布恰逢该化石地发现42周年。这种生物体长仅约2-3厘米,身体前端有从柄状结构伸出的大眼睛,以及分节的骨骼和附着在其狭窄躯体下方的分节附肢。其外观与现代蜘蛛和蝎子几乎没有明显的相似之处,尽管它们都源自更广泛的演化谱系。
来自中国云南大学和英国莱斯特大学的研究人员利用X射线技术对化石周围的岩石进行了检查。扫描结果显示,该动物的大部分软组织在数亿年间以木乃伊化的状态得以保存。
最重要的是,研究人员在Urokodia眼睛后方识别出两对钳状附肢。这些结构代表了螯肢的早期形式,为今天螯肢动物中可见的钳子和毒牙的演化起源提供了关键证据。该化石还保留了Urokodia腿部的特征,这些特征可能曾作为书鳃(book gills),使其能够在水下呼吸。类似的呼吸结构至今仍存在于鲎等水生螯肢动物中。
螯肢动物已成为海洋和陆地环境中最为成功的动物类群之一。那些迁徙到陆地的物种演化成了高效的捕食者,化石证据表明它们的祖先已经捕食了数亿年。尽管电影中如《蜘蛛恐惧症》所呈现的蜘蛛形象令人恐惧,但大多数物种对人类不构成危险。它们的毒液和叮咬是为了制服远小于人类的猎物而演化出来的。
这项研究由云南大学的喻刘教授(同时也是莱斯特大学的客座教授)领导。喻刘教授表示:“我们利用X射线断层扫描分析这些化石,以揭示它们在岩石中埋藏了数亿年的软组织,突然我们注意到了动物前端的钳状附肢。我们立刻意识到这是一个非常令人兴奋的化石,确实是现存螯肢动物(如蝎子和蜘蛛)的远祖。”
莱斯特大学地理、地质与环境学院的合著者马克·威廉姆斯(Mark Williams)教授补充道:“Urokodia是5亿多年前生活在海洋中的200多种不同动物组成的古老生态系统的一部分。这些保存完好的化石为我们深入了解地球上动物生命黎明时期的演化提供了真实的视角。”
这项研究得到了云南省科技厅(202401BC070012)对喻刘教授的资助,喻刘教授还获得了云南省振兴人才支持计划的资助。
Authors: Yu Liu (Yunnan University, University of Leicester), Mark Williams (University of Leicester) et al.
Funding: Department of Science and Technology of Yunnan Province (202401BC070012) to Professor Yu Liu, and Yunnan Revitalization Talent Support Program.