哈佛大学科学家解开了5.08亿年前奇异节肢动物的百年谜团

研究人员发现，“扩张头盔虫（Helmetia expansa）”有行走的腿和蜕皮行为，这改变了人们对其移动性和生长的假设。

一个多世纪以来，寒武纪节肢动物扩张头盔虫一直是个谜。它于1918年被古生物学家查尔斯·杜立特尔·沃尔科特发现，最初被认定为甲壳类动物。尽管在科学文献中经常被提及，但这种物种从未被正式描述过，而且只有一个标本被展示过。

在《系统古生物学杂志》上发表的一项新研究中，由生物体和进化生物学系博士后萨拉·洛索（Sarah Losso）领导的哈佛大学研究小组，现在提供了一种关于扩张头盔虫的正式描述。他们的发现为这种动物的解剖学、行为和进化联系提供了新的细节。

“扩张头盔虫”（Helmetia expansa）是一种罕见的早期节肢动物，与三叶虫密切相关。与三叶虫不同，腹虫缺乏坚硬、钙化的外骨骼，这意味着它们的化石只能在特殊条件下形成 —— 比如在加拿大5.08亿年前的伯吉斯页岩中发现的化石，那里甚至连内脏、腿和鳃等微妙的特征都被保存了下来。

虽然收集了更多的标本，但只发现了一个扩张头盔虫的个体，而且没有研究详细检查了其他材料，以正式描述该物种或阐明相容虫的进化。“我们需要研究不止一个标本，以了解该物种的全部形态和保存情况，”洛索说。

揭示行走腿和换毛行为

研究小组在史密森学会和皇家安大略博物馆检查了36个标本，这些标本来自加拿大伯吉斯页岩的寒武纪。他们用偏光滤镜拍摄了这些干湿标本，可以更好地显示细微的特征和灭绝阶段，并将它们与在中国澄江生物群中发现的相关物种，以及在格陵兰岛早寒武纪天狼星帕塞特发现的物种进行了比较。

扩张头盔虫有叶子状的外骨骼，一些标本保存着眼睛、中间的眼睛、消化系统和四肢。早期节肢动物有四肢，有用于运动和捕捉食物的行走腿，还有用于呼吸的鳃。

在完整的模型上，只有腮是可见的，这使得过去的研究人员认为扩张头盔虫没有腿，只会游泳。但是，研究小组在几个样本中发现了宽阔的鳃和行走的腿，表明它可能像三叶虫一样行走。

更令人惊讶的是，有两个标本是在蜕皮的早期阶段被捕获的，这是一种从未在“Concilitergans（一种已经灭绝的节肢动物类群，属于“大附肢纲”）”中记录过的行为。

生长、分类和进化意义

“在任何调解中，换毛策略都是未知的，”洛索说。“所有节肢动物都要换掉它们坚硬的外骨骼来生长，但以前没有人在鱿鱼身上看到过这种行为，因为你必须在换壳过程中捕捉标本，很难找到正确的时间。”

换壳标本显示，新的外骨骼更靠近头部边缘，这表明这种动物从身体的前部离开 —— 类似于马蹄蟹，马蹄蟹使用前退策略，而大多数螃蟹是从身体的后部离开。

研究人员还发现，随着扩张头盔虫的成长，成年后的体型变化幅度很大。最小的标本只有92毫米长，但有一个超过了180毫米。洛索说：“这些模式不仅告诉我们这些5.08亿年前的动物是如何生长的，还告诉我们它们能长到多大。”

根据对扩展“扩张头盔虫”（Helmetia expansa）形态的最新解释，研究人员确认了两个主要的helmeidae组：helmeidae，包括Helmetia expansa，其特征是片段边界和侧刺，以及Tegopeltidae，其特征是片段融合和缺乏刺。研究人员还将2013年在格陵兰发现的bergstroemi节肢动物（Arthroaspis bergstroemi）归为Conciliterga类群。

洛索说：“我们的研究结果更全面地描绘了扩张头盔虫的样子、它是如何生活的，以及与Conciliterga是如何相互关联的，这对未来研究Concilitega和其他早期节肢动物非常重要。”

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