編者按：以下文章經許可轉載自The Conversation，這是一個涵蓋最新研究的線上出版物。
節肢動物最早出現在大約5.3億年前的化石記錄中。這些帶有分節肢體的動物是地球上物種最豐富、多樣性最高的動物類群。這些熟悉的生物幾乎無處不在：鱟、蠍子、蜘蛛、蜱蟲、千足蟲和蜈蚣、螃蟹、龍蝦、鼠婦、蝴蝶、螞蟻、蚊子、甲蟲等等。
節肢動物的無與倫比的成功很大程度上歸功於其身體和肢體的分節結構。進化可以單獨修改每個節段以用於不同的目的，從而使節肢動物能夠適應幾乎所有可能的環境和生活方式。現代節肢動物的肢體最基本的形式有兩個分支，每個分支通常高度專業化於一種功能——例如，移動、感知環境、呼吸或交配。古生物學家面臨的主要問題之一是這些雙分支肢體是如何進化的。
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我們的研究 最近發表在《自然》雜誌上，重點關注新發現的已滅絕的類群——奇蝦的化石，以填補節肢動物的一些進化故事。
奇蝦，未知的節肢動物
奇蝦最早出現在大約5.3億年前，地質時期稱為寒武紀。最新已知的奇蝦可以追溯到大約4.8億年前，生活在奧陶紀時期。在我們看來，這些動物看起來非常奇異：它們的頭部有一對帶刺的抓握附肢和一個被帶齒的板包圍的圓形嘴巴。它們細長的分節身體帶有用於游泳的襟翼。
幾十年來，這些動物的真實性質一直困擾著我們，孤立的部分被描述為單獨的動物：它們帶刺的頭部附肢被認為是蝦的身體，帶齒的嘴巴被認為是水母，而它們的完整身體則被描述為海參！直到1985年，也就是第一批奇蝦化石被發現近一個世紀後，我的合著者 Derek Briggs 與已故的 Harry Whittington 才真正地將所有碎片拼湊在一起，並提出了第一個準確的重建。
儘管如此，奇蝦仍然很神秘。又過了將近十年，它們才最終被識別為節肢動物。即便如此，關於它們的解剖結構和在進化中的地位的許多問題仍然存在。一個謎團涉及它們身體上襟翼的性質：人們認為奇蝦只有一組襟翼，並且不清楚這些襟翼與其他節肢動物的哪個結構等效。另一個謎團圍繞著它們軀幹上明顯完全沒有肢體的問題——這對節肢動物來說相當尷尬！人們普遍認為，由於它們的游泳生活方式，奇蝦在進化過程中完全失去了軀幹的肢體。
奇蝦進化的新背景
最近發現的一種新的巨型奇蝦的儲存異常完好的三維化石，講述了一個不同的故事。收藏家在摩洛哥東南部4.8億年前的Fezouata頁岩沉積物中發現了這種動物的化石——為了紀念其發現者穆罕默德·“歐賽德”·本·穆拉，這種動物被命名為Aegirocassis benmoulae。
如今，該地區是撒哈拉沙漠中的一片岩石荒漠。但是，當這種動物還活著的時候，這個地區靠近南極，被海洋覆蓋。當動物死亡時，它們沉入海底，它們的屍體被泥流覆蓋。堅硬的岩石很快在它們周圍形成，保護了化石免受後來的地質動盪的影響，並以精美的細節儲存下來。
千百年來，化石總是會破碎成更小的碎片，需要收集後在實驗室中重新組裝。通常，它們仍然部分被周圍的岩石覆蓋。為了展現它們的全部光彩，需要仔細準備它們，使用從錘子和鑿子，各種尺寸的專用氣動工具來剔除岩石，到細小的針頭和精細的手術刀等所有工具。在這種情況下，所有標本的準備工作花費了近1000個小時。
在清潔過程中，我發現摩洛哥的化石實際上每個節段都有兩組獨立的襟翼。與我的合著者Allison Daley 和Derek Briggs一起，我們隨後重新檢查了來自加拿大伯吉斯頁岩的其他更古老的奇蝦。我們發現其他物種也存在第二組襟翼，但之前被忽略了。摩洛哥的化石還顯示，動物背部的帶狀結構（可能起鰓的作用）與上部襟翼的根部相連，並懸掛在軀幹上。
因此，奇蝦並沒有像之前認為的那樣失去軀幹的肢體。相反，它們的上襟翼相當於後期節肢動物肢體的上部分支，而它們的下襟翼對應於下部分支，代表了經過改造以適應游泳的腿。這些結構在奇蝦中仍然是分開的這一事實表明，經典的分支節肢動物肢體只是在後來才透過兩個結構的融合而產生的。這證實了奇蝦代表了節肢動物進化的一個非常早期的階段，在節肢動物的所有肢體都出現分支之前。
Aegirocassis benmoulae 的發現從生態學的角度來看也具有重要意義。幾乎所有其他的奇蝦都是活躍的捕食性野獸，它們用帶刺的頭部肢體抓住獵物。但摩洛哥動物的頭部附肢被改造成一個非常複雜的篩子，使其能夠從海洋中過濾浮游生物。Aegirocassis benmoulae 達到了至少7英尺（2.1米）的巨大體型，使其成為有史以來最大的節肢動物之一。這種巨型生物在生物多樣性（包括浮游生物）大規模增加的早期階段進化而來。透過這種方式，Aegirocassis benmoulae 預示了在類似條件下，後來出現的巨型濾食性鯊魚和鯨魚。
摩洛哥的化石提供了迄今為止最古老的例子，表明在浮游生物多樣性大規模增加的時候，巨大的以浮游生物為食的動物是從活躍的捕食者進化而來的。它們是似乎是一種普遍的進化趨勢的主要例子。
Peter Van Roy 獲得了美國國家科學基金會（NSF Grant EAR-1053247）和耶魯大學皮博迪自然歷史博物館無脊椎動物古生物學部的資助。在最初對Aegirocassis benmoulae的研究期間，他獲得了佛蘭德斯研究基金會（FWO）生物委員會的流動資助。
本文最初發表於The Conversation。 閱讀原文。