本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
一种非常奇异的寄生虫,科学家们至今仍对其进化方式和与谁相关争论不休,它在4.25亿年前的化石中出现,仍然紧紧地附着在宿主身上。
这项发现是幸运的,不仅因为它是成年形态的第一个化石,而且因为它是第一个与宿主一起被发现的化石,发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上研究这些化石的作者们说。长期以来,人们一直在为这种寄生虫的古代宿主的身份而绞尽脑汁。
今天,几乎所有的五口纲寄生虫,正如它们的名字一样,都会感染鱼类或陆生脊椎动物。但在志留纪时期,当这个化石形成时,现代硬骨鱼才刚刚出现,陆生脊椎动物还不存在。
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相反,新的化石寄生虫被发现在介形虫身上寄生。这些被称为种子虾的小型甲壳类动物仍然与我们同在,生活在类似贝壳的铰链瓣内,通常像辣椒种子。
"介形虫",作者:Anna33,来自 英文维基百科。根据 CC BY 2.5 许可,通过 维基共享资源 分发。
但是今天,几乎没有五口纲寄生虫(化石寄生虫的名字)被发现在介形虫身上。
现代五口纲寄生虫吸食爬行动物、鸟类、哺乳动物以及少数极其不幸的人类的肺和喉咙中的血液。它们当然是节肢动物——具有坚硬外骨骼和分节身体的关节腿生物——但长期以来,它们属于哪一类一直不清楚。它们看起来像蠕虫,几英寸长,头部有五个短突起。一个带着嘴巴。其他的则是两对爪状腿。它们的身体是分节的,并覆盖着一层由几丁质制成的角质层——这是节肢动物外骨骼的常用构造材料。
它们有一个简单的管状肠道,唯一的食物是血液,并且有一个类似于其他节肢动物的简单神经系统。与许多寄生虫一样,它们舍弃了许多对其自由生活的亲戚至关重要的结构,包括循环系统、呼吸系统和排泄系统等便利设施。
在这只五口纲寄生虫舌形贝(Linguatula serrata)上,你可以看到头部上的五个突起非常小,在右上方。你可以看到简单的管状肠道在动物体内盘绕,以及身体的精细分节。这个属也是今天五口纲的俗称——“舌形虫”的来源。

"舌形贝",作者:Dennis Tappe & Dietrich W. Büttner - http://www.plosntds.org/article/slideshow.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pntd.0000320&imageURI=info:doi/10.1371/journal.pntd.0000320.g001。根据 CC BY 2.5 许可,通过 Commons 分发。
在这只于 1848 年采集的舌形虫环臂舌形贝(Armillifer armillatus)中,你可以看到五个突起也很小(可能就是蠕虫左端上的那些)。它的节段远没有前一个例子中的那么小。你还可以看到这东西是从“蟒蛇体内”取出的。

"环臂舌形贝",作者:José Grau de Puerto Montt,来自 en.wikipedia。根据 CC BY-SA 3.0 许可,通过 Commons 分发。
今天,五口纲需要两个宿主。幼虫在中间宿主体内发育——今天,通常是鱼或小型哺乳动物——它们通过无意中吞下寄生虫的卵和它们的常规食物而感染寄生虫。当中间宿主被“终末”脊椎动物陆生宿主(如蛇)吃掉时,寄生虫会爬出来并进入它们的呼吸道。在那里,它成熟、交配并产卵。这些卵要么被咳出,要么通过消化道排出,最终再次被不知情的中间宿主重新摄入。
科学家们还对这些蠕虫的进化进行了争论。有些人认为它们是甲壳类动物(想想螃蟹、龙虾和小虾)发生了寄生性的U型转弯。另一些人则认为它们是动物进化早期出现的节肢动物,与线虫、阴茎蠕虫和其他蠕虫状类群关系更密切。新的化石并没有解决这场辩论;新的研究作者写道,可能需要更多的DNA比较才能解决这个问题。
新的化石是在英国赫里福德郡的“温洛克系列”石灰岩中发现的,这些岩石是在志留纪期间的海洋中沉积下来的,大约在4.2亿年前。在那个时代,地球上的大部分生命仍然留在海洋中,但已经变得非常复杂。有颌鱼类和硬骨鱼类进化并多样化。在陆地上,一些有进取心的藓类植物和小型节肢动物刚刚第一次将自己拖出水面。毫无疑问,当时存在的任何陆地仍然是一个荒凉、严酷、可怕的地方。
在这个地球上,一个拥有丰富海洋但大陆荒凉的地方,我们的小五口纲生物生活着。它们只有几毫米长(现代五口纲生物以厘米和英寸为单位测量),它们有该类群特有的五个附肢,呈星形排列,这在今天发现的五口纲生物中是没有的。与现代五口纲生物相比,它们的附肢也相对较长,但它们拥有相同的长蠕虫状轮廓。这些附肢也告诉我们它们是成虫。
在计算机扫描和重建的下方化石中的五口纲生物是右上角的橙色物体。它的外观几乎可以被描述为……飘渺。也许是斯堪的纳维亚风格。

五口纲骑在介形虫上——化石静物。图 1A(底部)来自 Siveter 等人,2015 年。
也许它憔悴的外观与化石化的压力或介形虫微薄的食物有关,但它缺乏其后代在蛇或羊的财富中变得肥胖和快乐后所共有的那种圆润的光泽。它在某种程度上类似于现代长腿五口纲动物头盘科(Cephalobaenida)中的一些成员,你可以在这里或这里看到它们。新的化石的描述者——其中还有更多未在上面的图像中看到的——已将其归类为这样。
它们既在介形虫壳外的身体上被发现,正如你所看到的,也在介形虫内部被发现——位置可能是在鳃中。虽然不幸的是鳃没有保存下来,但在类似的介形虫中,鳃在相同的位置被发现。内部寄生虫的位置也紧挨着卵。
这两个位置都很不寻常。现代介形虫不寄生卵,也从未发现被吸附在宿主外部。一种现代等足类动物——鼠妇是最熟悉的例子——确实通过附着在介形虫的心脏附近并以育卵为食来寄生介形虫。这种古代五口纲生物也可能在做同样的事情。
任何类型的化石寄生虫都很罕见。据该报告的作者称,五口纲化石“极其罕见”。但是,在一个4亿多年前形成的化石中,发现今天一种罕见的,如果不是默默无闻的生物(仅已知约140种五口纲物种)在其宿主体内,这确实是一个惊人的发现。它还表明,五口纲生物的身体形态在过去的五亿年中一直非常稳定——假设无论是什么使化石成为化石的,都不是通过趋同进化而与现代五口纲生物偶然相似的无关生物。
在介形虫外部发现成虫这一事实表明,现代五口纲生物缺乏自由生活阶段。这也表明,志留纪五口纲生物可能具有行走或爬行等能力,这将有助于它们以现代五口纲生物不再费心的方式捕捉宿主。
志留纪发生了什么?如前所述,有颌鱼类是新的热门物种,陆生脊椎动物还是遥远的梦想。但是介形虫——嗯,它们可以一磅一磅地被捞上来,毫无疑问,一些志留纪滤食动物就是这么做的。当然,今天它们仍然可以被捞上来,所以为什么五口纲生物首先可能飞跃到鱼类,然后飞跃到陆生脊椎动物,并且再也没有回头看,这仍然是一个谜。可能是当鱼类吞食介形虫时,发生了转移,五口纲生物发现了超大尺寸的食物所带来的好处。
参考文献