Un "camarón unicornio" de la era Cámbrica resolvió "la confusión de Darwin"

La Tierra se formó hace 4.600 millones de años en un entorno oscuro y sin luz, la vida experimentó una larga historia evolutiva de unos 4.000 millones de años hasta la era Cámbrica, hace más de 500 millones de años, en este planeta azul; En el planeta de color, casi todos los animales, incluidos los vertebrados, aparecieron rápidamente en escena en tan solo unos pocos millones de años. Una serie de criaturas que eran básicamente iguales a los animales modernos "aparecieron colectivamente", formando un escenario próspero en el que múltiples categorías de animales. coexistió. Este evento de rápida evolución de la vida se llama "Explosión Cámbrica".

La explosión del Cámbrico supuso un enorme desafío para la teoría de la evolución de Darwin y se convirtió en un gran misterio que ha desconcertado a los paleontólogos durante más de cien años.

Recientemente, se realizó otro importante descubrimiento científico en la "Fauna Chengjiang" en Yunnan, mi país: un "camarón unicornio" de hace 500 millones de años. Esto causó revuelo en el mundo de la paleontología y confirmó una vez más la predicción de la evolución biológica en el mundo. Detrás del descubrimiento del "camarón Kilin" hay más de diez años de minuciosa investigación por parte de investigadores científicos.

En la mitología antigua, se dice que la auspiciosa bestia Qilin es un animal que combina cabeza de león, astas, ojos de tigre, cuerpo de alce, escamas de dragón y cola de buey. Desde un punto de vista biológico, los animales que combinan las características físicas de varios animales se denominan "animales quiméricos".

Mapa de reconstrucción del camarón unicornio

El 4 de noviembre, en una sala de conferencias de la Academia China de Ciencias en Sanlihe Road en Beijing, investigadores del Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing del Presentado a todos por la Academia de Ciencias de China Muestra un "unicornio" del período Cámbrico: parece un camarón, con cinco ojos, "extremidades anteriores" depredadoras, piel endurecida, un tronco con múltiples articulaciones y patas segmentadas... Combina Descubrió el tipo ancestral de artrópodos y diversas características físicas de los artrópodos verdaderos, y fue nombrado "camarón Kirin de Zhang".

Grupo de Investigación de Explosiones Cámbricas (de izquierda a derecha: Zhao Fangchen, Zhu Maoyan, Huang Diying, Zeng Han)

El Grupo de Investigación de Explosiones Cámbricas dirigido por Zhu Maoyan, investigador del Instituto de Ciencias Antiguas del Sur, Academia de Ciencias de China, Esta especie de transición que abrió el misterio del origen de los artrópodos se encontró en la fauna de Chengjiang y, por tanto, se ha convertido en un fósil clave para responder al "misterio de la explosión del Cámbrico". A las 0:00 horas del 5 de noviembre, hora de Beijing, el resultado de esta última investigación se publicó en la revista británica Nature.

El Grupo de Fósiles de Chengjiang desafía el "rompecabezas de Darwin"

En 1859, cuando Darwin completó "El origen de las especies", probablemente no hubiera imaginado que un "camarón" resolvería el problema. rompecabezas que había pasado toda su vida resolviendo. Los que respondieron fueron científicos chinos. Zhao Fangchen, investigador del Instituto de Ciencias Antiguas del Sur de la Academia de Ciencias de China, se mostró muy orgulloso cuando mencionó esto: "Comencé a responder esta pregunta del mentor de mi mentor y todavía la sigo respondiendo".

La confusión original de Darwin fue "540 millones de años". Hace 530 millones de años, se produjo la explosión de vida en el Cámbrico al comienzo de la Era Paleozoica: muchos animales aparecieron repentinamente en el registro fósil, pero no tenían ancestros obvios en formaciones rocosas anteriores. ".

Durante más de cien años, este problema ha preocupado a generaciones de científicos chinos y extranjeros. Hasta 1984, cerca de la montaña Maotian en Chengjiang, Yunnan, científicos del Instituto de Ciencias Antiguas del Sur de la Academia de Ciencias de China descubrieron el grupo de fósiles de animales de Chengjiang que se remonta a unos 520 millones de años. Hou Xianguang, que todavía era investigador asistente en ese momento, derribó con su martillo y eliminó "un hermoso mundo de paleontología": estas criaturas tienen un tamaño de sólo unos pocos milímetros, decenas de milímetros o incluso más, algunas son como esponjas, y algunas son como gusanos, medusas, gambas, sombreros, flores, discos... Después de más de 500 millones de años de grandes cambios, las suaves estructuras corporales de estos animales marinos más primitivos se han conservado intactas, en diversas poses, y realistas. Son los primeros descubrimientos del mundo. El grupo de fósiles de animales más antiguo y mejor conservado. El descubrimiento de fósiles de animales en Chengjiang también ha sido aclamado como "uno de los descubrimientos más sorprendentes del siglo XX".

Restauración ecológica de la fauna de Chengjiang (dibujo de Yang Dinghua)

Zhao Fangchen hizo que la relativamente aburrida popularización de la ciencia fuera vívida e interesante, porque cada número encarna los esfuerzos de los predecesores, y cada uno Es difícil de pronunciar. Detrás de escena está el arduo trabajo de nuestros predecesores. “Continúan surgiendo importantes descubrimientos procedentes de la fauna de Chengjiang. Aquí, los paleontólogos chinos y extranjeros han descubierto cerca de 300 especies y más de 20 categorías de animales de la antigüedad, incluidas algas en el reino vegetal, artrópodos y braquiópodos en invertebrados, vermiformes y esponjas. ", Inconscientemente levantó la voz y presentó solemnemente:" En la década de 1990, el mentor de mi mentor, es Chen Junyuan. Un investigador del Instituto Nanguang de Ciencias Antiguas, él y sus colegas descubrieron el fósil más completo de Anomalocaris hasta el momento. "

Este tipo de camarón se llama "el monstruo marino más antiguo". Tiene un par de ojos gigantes con asas, un par de extremidades anteriores gigantes segmentadas que utilizan para atrapar rápidamente a sus presas, una boca con colmillos en forma de cuenco y una hermosa y grande cola en forma de abanico. Su tamaño individual puede alcanzar hasta más de 2 metros. de tamaño, mientras que la mayoría de los demás animales en ese momento tenían un tamaño promedio de solo unos pocos milímetros a varios centímetros. Era el principal depredador de la cadena alimentaria marina en ese momento.

El descubrimiento de este "camarón" desató acaloradas discusiones en todo el mundo. ¿Por qué es tan popular? En aquella época, incluso los periódicos provinciales suecos reimprimieron e informaron sobre este descubrimiento.

"Sin embargo, Anomalocaris no puede considerarse como la clave para resolver el 'rompecabezas de Darwin'.

Zhao Fangchen juntó los dedos y contó rápidamente lo que sucedió durante decenas de millones de años: los descubrimientos de fósiles en la fauna de Chengjiang muestran que casi todas las categorías de animales modernos, incluidos los vertebrados, aparecieron hace 530 millones de años y, desde la Gran Explosión, los artrópodos. sido uno de los animales más exitosos de la tierra, desde los trilobites y Anomalocaris, conocidos como las "estrellas del Cámbrico", hasta las mariposas, cangrejos, camarones, arañas, etc. que hoy viven a nuestro alrededor, son todos artrópodos, tienen cuerpos segmentados y. apéndices. Los animales más numerosos en la tierra hoy en día son los artrópodos. Representan alrededor del 80% de la diversidad de especies en el reino animal y se pueden encontrar en diversos ambientes como el mar, la tierra y el aire.

Entonces, ¿cómo evolucionaron los artrópodos? ¿Cómo eran sus antepasados? "Stone" dio un ejemplo. Los cangrejos, los camarones, etc. son representantes modernos de la evolución de los artrópodos. Troncos multiarticulados y patas segmentadas. Se les llama "verdaderos artrópodos". "Animal". Si dibujas un "árbol evolutivo", Anomalocaris se encuentra en la parte inferior del árbol. Tiene las características de un artrópodo. el cuerpo no está segmentado y no tiene epidermis endurecida ni otras formas; la copa es un verdadero artrópodo. “El imponente tronco del árbol en el medio representa la brecha evolutiva insalvable entre los dos. "Esta brecha en la boca de Zhao Fangchen también se ha convertido en un eslabón perdido clave en la exploración del "misterio del origen de los artrópodos". El camarón Kirin recién descubierto es parte de este vínculo.

30 años de "baton- tomando" "La exploración descubrió una nueva especie

¿Cómo llenar el "hueco" después de encontrarla? La predicción de Darwin en "El origen de las especies" señala la solución: "Entre todas las especies vivas y extintas, las El número de especies intermedias, intermedias y en vínculos de transición debe ser inimaginablemente grande. Si mi teoría es correcta, deben haber existido en la tierra. ”

Según la teoría de la evolución de Darwin, para resolver el “misterio de los orígenes”, los científicos necesitan encontrar fósiles ancestrales de transición en el origen de las categorías animales para llenar los vacíos que faltan.

1984 Hasta ahora, generaciones de científicos nunca han abandonado el estudio de la fauna de Chengjiang. Más de 30 años de exploración "continua" han promovido el estudio de los fósiles de Chengjiang en el mundo.

A principios. En 2004, Zhao Fangchen todavía estaba estudiando una maestría y siguió a su mentor Zhu Maoyan a Chengjiang, Yunnan, en la que fue su primera expedición científica.

“El trabajo de campo es la principal prioridad de la investigación geológica. "Cuando Zhu Maoyan todavía era estudiante, su mentor Chen Junyuan siempre tenía esta frase en los labios. Después de convertirse en mentor, Zhu Maoyan le dijo a Zhao Fangchen.

Sitio de recolección de fósiles de campo

“Escuchar es una cosa, pero comprender verdaderamente está en el desierto. "Zhao Fangchen recordó que no importa cuán duro fuera el ambiente de campo, el maestro Zhu siempre estaba lleno de entusiasmo y se dedicaba al trabajo de campo. A menudo necesitaba caminar más de diez kilómetros y aun así llevaba personalmente las muestras. en sus manos y hombros, como las manos de los demás. Un ejemplo vale más que mil palabras. Así es como generaciones de investigadores científicos han desarrollado excelentes capacidades de campo.

“Todos los días caminan varios kilómetros. Incluso a más de diez kilómetros bajo el sol abrasador, hay que escalar rocas en los acantilados para tomar muestras y extraer los fósiles escondidos en las rocas. "Zhao Fangchen dijo con una sonrisa:" En realidad, repetimos una acción todos los días: 'golpear'. Cada vez que golpeamos, no sabemos qué sucederá. Cada vez que golpeamos, hay un poco más de expectativa en mi. corazón, hasta ver los exquisitos fósiles Revelados en la roca. "

Zhao Fangchen (primero desde la derecha) en el sitio de investigación científica de campo

Después de un día duro, cargando 20 kilogramos de fósiles montaña abajo, las piernas de Zhao Fangchen comenzaron a temblar, " Estaba realmente agotado después de caminar los últimos kilómetros, pero mi corazón se sentía como miel. "Zhao Fangchen tenía una sonrisa en todo su rostro.

El trabajo duro eventualmente dará sus frutos. En 2005, durante la recolección cuantitativa de fósiles, Zhao Fangchen y otros excavaron un pozo de más de 50 metros cuadrados y una profundidad de más de 2 metros "Orden Lo que sorprende a la gente es que hay decenas de miles de individuos fósiles enterrados en el pozo.

En este “pozo fósil” formado por esquisto fangoso de color amarillo verdoso, observó las microfacies de rocas sedimentarias y descubrió que este conjunto de capas de rocas que conservaban fósiles exquisitos era causado por la rápida formación de lodo floculento. Se formó sedimentación causada por tormentas. Especuló que durante el período Cámbrico, las criaturas aquí probablemente experimentaron una fuerte tormenta o un tsunami. "El sedimento traído de la tierra fue separado por la gravedad para formar lodo fino y un grupo de animales pequeños. rápidamente enterrado... Después de decenas de millones de años de diagénesis y cambios geológicos, se formaron fósiles que no se volvieron a ver hasta 520 millones de años después. ”

Fósiles de camarón Kirin

Una gran cantidad de especímenes fósiles fueron llevados al laboratorio para su reparación y arreglo. Un fósil con una esquina cortada llamó la atención de Zhao Fangchen: el fósil expuesto. Desde una esquina, una cabeza pequeña, parecida a un casco, está vagamente expuesta, y un par de "garras frontales" curvas cubiertas con pequeñas espinas. "Estos son un par de apéndices frontales muy especiales que inmediatamente nos recuerdan al extraño camarón. "Al recordar la escena del descubrimiento del fósil, el tono de Zhao Fangchen estaba lleno de emoción", al igual que Anomalocaris, este par de 'garras' también están segmentadas y cada segmento tiene pequeñas espinas. Sin embargo, por la cabeza que aparece, a juzgar por su. características internas, es diferente al Anomalocaris que se había reportado en ese momento.

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Fósil de camarón unicornio

Zhao Fangchen inmediatamente comenzó a reparar el fósil. A medida que avanzaba la reparación, la figura de un extraño "pequeño camarón" apareció gradualmente en la roca de color amarillo verdoso. Presentación - Además de tener un par de "garras delanteras" espinosas como Anomalocaris, también tiene un cuerpo multisegmentado, patas segmentadas y piel endurecida... "Parece todo, pero no parece nada en absoluto". No solo tiene las características de los animales antiguos, sino que también tiene similitudes con los camarones que comemos hoy..." Zhao Fangchen dijo medio en broma: "Es posible que hayamos encontrado los 'cuatro diferentes' del Cámbrico". "Sin embargo, dado que el cuerpo del camarón finalmente presentado estaba incompleto, aún necesitaba encontrar más fósiles del mismo animal.

¡Es muy probable que se trate de una especie completamente nueva! Para confirmar su conjetura , comenzó Zhao Fangchen. En los diez años siguientes, visitó casi todas las áreas productoras de fósiles estratigráficos del Cámbrico alrededor de Kunming y recolectó otros cuatro especímenes fósiles con la misma forma. Todavía se encuentran en un museo de historia natural. Este tipo de fósil animal en forma de "cuatro" es realmente raro en la fauna de Chengjiang, y es muy raro encontrar 6 de ellos. El más pequeño de ellos mide sólo aproximadamente 1 centímetro, y el fósil recolectado por el museo es el más grande, mide 7 centímetros. Pero decir que el más completo y exquisito es el que se resolvió en el "Fossil Pit". " Zhao Fangchen levantó suavemente el fósil. En la roca de color amarillo verdoso del tamaño de una palma, el cuerpo rojo púrpura del "pequeño camarón" era claramente visible.

Usando un microscopio para examinar este 5 centímetros "pequeño camarón" "Mientras realizaban una investigación estructural, él y sus colegas hicieron un nuevo descubrimiento: ¡hay cinco ojos en la parte superior de la cabeza en forma de casco del" Camarón "! Zhao Fangchen explicó que estos cinco ojos están en dos filas, con un par de ojos más grandes al frente, con los otros tres ojos dispuestos detrás "Esta característica se puede encontrar en los tipos de ancestros artrópodos del período Cámbrico. El más típico es el 'monstruo del Cámbrico': el escorpión marino de Opabin. " "

Sin embargo, no basta con ver estas estructuras morfológicas en los fósiles. El equipo de investigación también necesita confirmar que estas estructuras del "camarón" realmente existen. Con la ayuda de una variedad de medios técnicos , el equipo de investigación El equipo realizó una investigación anatómica detallada de cada fósil.

El camarón unicornio añade pruebas sólidas de la evolución biológica.

A medida que avanza la investigación, la restauración del "pequeño camarón". También se revela. En continua mejora, Zhao Fangchen trajo a casa una imagen tras otra, lo que despertó la curiosidad de su hija, "Papá, ¿qué es esto?" "Preguntó la niña.

Bosquejo de Kirin Shrimp

"Este es el 'Kilin' del período Cámbrico. Verás, tiene cinco ojos, y estas son sus garras. Conectado al tejido nervioso..." Zhao Fangchen sacó la computadora. En la pantalla, había una imagen de análisis del espectro de energía roja, y puntos de luz brillante se cruzaban para formar una "tubería" curva. "Esta larga son sus intestinos. . "

En los fósiles, las estructuras corporales blandas, como los ojos, los intestinos, las glándulas digestivas y el tejido nervioso de los animales, suelen ser las más difíciles de preservar. "Para probar la existencia de estas estructuras corporales blandas, es necesario escaneo A través de microscopía electrónica y análisis del espectro de energía, podemos ver las diferencias elementales en los fósiles. " Zhao Fangchen dijo que el exquisito estado de conservación del fósil les proporcionó una gran cantidad de información. A través del análisis del espectro de energía, se presentó en la computadora la distribución de elementos del cuerpo del "camarón". El sistema digestivo se conserva principalmente con elementos de carbono. y durante la degradación o mineralización Durante el proceso, debido a diferencias en la velocidad de degradación y otros factores, el elemento carbono permanece "in situ", conservando la forma original del sistema digestivo.

Un nuevo modelo del origen. y evolución temprana de los artrópodos revelada por el camarón Kirin (Cartografía Han).

Después de obtener la imagen de distribución de elementos, debemos compararla con la anatomía biológica moderna y combinarla con las características morfológicas conocidas de los artrópodos. para determinar la posición de distribución del sistema digestivo y del sistema nervioso del "camarón pequeño" "A diferencia de los vertebrados, los artrópodos tienen el sistema digestivo en la espalda y el sistema nervioso en el abdomen. "Zhao Fangchen señaló un mapa de distribución de elementos. En la imagen, los elementos están distribuidos en tiras, extendiéndose en diferentes ramas, conectando ojos, piernas, apéndices, etc. La investigación de anatomía comparada muestra que el cuerpo del "pequeño camarón" está dividido en Veinticinco segmentos, cada segmento tiene un par de patas de dos miembros, incluidas extremidades externas en forma de paleta para nadar y extremidades internas para caminar; la cabeza parece un casco, con cinco ojos mirando al frente, un par de garras. Como apéndices cubiertos de pequeñas espinas sobresalen de la parte inferior de la cabeza, lo que indica su identidad como "depredador".

El cuerpo tiene características obvias de un verdadero artrópodo, pero la cabeza es diferente combinando la estructura morfológica de. Los antepasados ​​de los artrópodos, este extraño "pequeño camarón" es como las "cuatro" bestias auspiciosas "Qilin" de la mitología tradicional china, y su cuerpo incorpora las características morfológicas de múltiples animales. Por lo tanto, Zhao Fangchen y otros lo llamaron "Zhang". Unicorn Shrimp", "Zhang's" es un homenaje al donante del fósil del museo.

¿Dónde está la posición evolutiva del Camarón Unicornio? ¿Es el fósil "de transición" predicho por Darwin?

Para revelar la importancia del camarón Kirin en la larga historia de la evolución, el Dr. Zeng Han, miembro del equipo de investigación, llevó a cabo muchos años de observación e investigación sobre decenas de miles de fósiles de artrópodos de la fauna de Chengjiang en China y Burgess Shale en Canadá Básicamente, integra más de veinte conjuntos de datos morfológicos en el campo del "Origen y evolución temprana de los artrópodos" y codifica la última matriz de datos a gran escala en este campo, incluidos 81 taxones y. 283 caracteres, utilizando una variedad de modelos y parámetros. Se realizó una reconstrucción del árbol evolutivo. "Los resultados del análisis filogenético muestran consistentemente que la posición evolutiva del camarón Kirin está en la raíz misma de los euartrópodos, entre Anomalocaris y otros euartrópodos."

"El camarón Kirin representa la evolución predicha por la teoría de Darwin". de la evolución Un importante fósil de transición añade evidencia sólida a la teoría de la evolución biológica "El 5 de noviembre, los resultados de la investigación que condensaron los esfuerzos de varias generaciones de científicos fueron publicados en una reconocida revista internacional, atrayendo la atención mundial. Sin embargo, Zhao Fangchen no se detuvo: regresó al sitio de investigación científica de campo en Chengjiang, tratando de encontrar más respuestas al "enigma de Darwin".

Para celebrar el último descubrimiento del equipo, cambió su avatar de WeChat por una "imagen de Qilin" dibujada por su hija. Estaba muy feliz de que su hija, que está en la escuela primaria, estuviera muy interesada en su investigación "en el futuro. Espero que estos 'pequeños Darwins' puedan descubrir más secretos de este enorme árbol evolutivo de la vida..."