千足蟲的出現比脊椎動物的衰退早了8000萬年

這些不起眼的分解者在地球上最早的一些陸地生態系統中發揮了重要作用。然而，儘管其歷史令人著迷，但有關其發展的主要問題仍未得到解答。

現在，由維吉尼亞理工大學研究人員領導的國際團隊填補了千足蟲族譜中最後的空白之一，為幫助地球為地球上的生命做好準備的古代生物提供了新的線索。

該研究發表於 目前生物學，提供了所有千足蟲目的第一個完整的進化史。透過將現代物種的 DNA 數據與化石中保存的物理證據相結合，研究人員將千足蟲的起源追溯到大約 4.6 億年前，這表明它們早在迄今為止最古老的千足蟲化石被發現之前就已經存在了。

該研究的首席研究員、農業與生命科學學院昆蟲學系副教授保羅·馬雷克 (Paul Marek) 表示：“米勒普斯比地球上的脊椎動物早了超過 8000 萬年。” “它們為地球上後來的生命，包括人類和脊椎動物鋪平了道路。”

解開遠古千足蟲之謎

一百多年來，科學家已經知道了兩種罕見的千足蟲類群的存在：管足蟲綱和管足蟲綱。然而，由於沒有新樣本可用於 DNA 分析，研究人員無法確定這些群體在千足蟲家譜中的確切位置。

其中一組由長度不到一公分的千足蟲組成，它們在地下生活。另一個住在一些著名的地方。

「最後兩隻看起來像我們的白鯨，」馬雷克說。

為了找到它，研究人員前往墨西哥的洛斯圖斯特拉斯和西班牙的加那利群島。他們在那裡收集了 新熱帶管蟲 和 金絲雀希氏菌，這兩個物種的 DNA 以前從未被納入演化研究。

「花了 10 個人花了一周的時間才找到這個 10 毫米長的微小成蟲，」21 歲的碩士、博士 Luisa “Fernanda” Vasquez Valverde 說。 24 歲，論文的第一作者，馬雷克實驗室的助理。 “在田野裡找到它們很困難，因為我們只是看到這些白色的小線蟲。直到我們在顯微鏡下觀察它們，我們才確定它們是千足蟲。”

研究團隊對兩組千足蟲的 DNA 進行了定序，並比較了 82 種千足蟲的數百個基因。他們也結合了 29 塊化石的證據。總之，這些數據使研究人員能夠確定這些神秘群體在新千年演化中的位置以及它們的譜系首次出現的時間。

該計畫產生了數 TB 的遺傳數據，並依靠維吉尼亞理工大學的先進研究計算資源來重建跨越數億年的進化關係。

結果表明，Siphonocryptida 並不像之前認為的那樣是一個單獨的千足蟲，而是屬於一個現存的譜系。同時，管蟲科最終被與它們最接近的進化親屬並列。

古代地球上的千足蟲

分析表明，千足蟲可能起源於大約 4.6 億年前，比已知最古老的千足蟲化石早約 3500 萬年，並且比之前的估計要古老得多。

「最令人驚訝的是其中一些譜系的古老程度，」馬雷克說。

那時的地球看起來與今天有很大不同。據馬雷克說，千足蟲是地球上最早的生命先驅之一，它們透過在一些最早的陸地生態系統中以腐爛的有機物為食來幫助回收營養。

「沒有脊椎動物，沒有樹木，沒有葉子，沒有開花植物，沒有帶種子的植物，」馬雷克說。 「千足蟲以分解的藻類、分解的黏性物質和地球表面的原始黏性物質為食。」

千足蟲化學防禦的起源

新完成的進化樹還幫助研究人員確定該群體最顯著的修改之一何時出現。

「他們製造了第一批化學武器，」馬雷克說。 “它們是小型化工廠。”

該研究表明，這些化學防禦機制出現在大約 2.6 億年前，為千足蟲何時首次發展出這種能力提供了迄今為止最清晰的證據。

匿名生態系工程師

如今，千足蟲仍然是世界上最重要的碎屑之一。透過分解死去的植物材料，它們有助於回收營養並支持健康的生態系統。

「令人費解的是，它們在生態系統中具有如此重要的功能，但它們完全不為人所知，」馬雷克說。

儘管全世界已經描述了 14,000 多種千足蟲物種，但研究人員認為，可能仍有數以萬計的千足蟲物種未被發現。馬雷克和他的學生在從維吉尼亞理工大學布萊克斯堡校區到洛杉磯等地發現了新物種。

對於像瓦斯奎茲·巴爾韋德這樣的科學家來說，這種探索感是吸引力的一部分。

「這一切都有發現的潛力，」她說。 “這讓我想知道我們還會發現什麼。”

這項研究由美國國家科學基金會資助，參與者包括來自菲爾德自然歷史博物館、漢普登悉尼學院、拉拉古納大學、維吉尼亞理工大學植物與環境科學學院、澳洲國家昆蟲保藏中心、西維吉尼亞大學和伊達爾戈自治州立大學的科學家。