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生物進化史有多殘酷 一對“兔耳朵”讓它無法進化
2020-11-26 15:52:47來源: 科技日報

它們與其它三葉蟲生活在一起,但是卻特立獨行;它們生活在海底,卻長著“一對長長的兔耳朵”;它們存在的時間很短暫,卻為三葉蟲演化史書寫了驚嘆的一筆……

科技日報記者11月23日從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉,該所寒武紀大爆發(fā)研究團隊的碩士研究生孫智新、博士曾晗和研究員趙方臣,在位于山東濰坊的華北地臺寒武紀中期饅頭組地層中,發(fā)現(xiàn)一類獨特的三葉蟲。由于該三葉蟲具有特殊的頭部輪廓,酷似一對兔耳朵,因此被命名為“耳形范特西蟲”。

“這個發(fā)現(xiàn)是出人意料的,它長得太奇怪、太令人驚嘆了。”孫智新告記者,耳形范特西蟲的“大耳朵”究竟是一種生活策略,還是走進了生物演化的“死胡同”,需要更多的證據(jù)進行研究,但是不管怎么說,它都為探究寒武紀三葉蟲頭殼形態(tài)特化提供了重要案例。

因循守舊的“怪脾氣”讓人猜不透

三葉蟲是一種奇特的遠古動物,半圓形的頭部、紋理分明的肋葉,讓它們看起來就像戴著頭盔的武士。

它們是寒武紀的霸主,有科學(xué)家把寒武紀稱為“三葉蟲的時代”。從距今5.2億年前的寒武紀早期開始登場,到2.4億年前的二疊紀完全滅絕,三葉蟲前后在地球上生存了3.2億多年,可見它的生命力極強。

在漫長的時間長河中,它們演化出繁多的種類,有的長達70厘米,有的只有2毫米。但是在寒武紀早中期的數(shù)千萬年里,很多三葉蟲卻是因循守舊的“保守派”,老祖宗傳給它們的形態(tài)基本沒什么改變。

“三葉蟲在寒武紀達到了其分類多樣性的最高峰,但是這一時期成百上千個種屬之間比較相似。一直到了奧陶紀中晚期,三葉蟲才達到形態(tài)分異度的巔峰。”孫智新說,這種演化方式,讓人著實猜不透三葉蟲的“怪脾氣”。

比如,寒武紀早中期多節(jié)類三葉蟲“三大門派”之一的褶頰蟲類,就是形態(tài)“保守”的代表。極盛時期,它曾經(jīng)占據(jù)整個三葉蟲家族多樣性的半壁江山,前后延續(xù)數(shù)千萬年,但是它們的形態(tài)往往大同小異,尤其是它們的頭部在演化過程中更加保守,這也讓科研人員為其演化歷史所困擾。

“過去,也曾發(fā)現(xiàn)頭部特化的褶頰蟲類,但是僅限于在頭蓋邊緣加厚并伸出一根或數(shù)根長刺,而且這樣的例子也是屈指可數(shù)。”孫智新說道,這或許與寒武紀三葉蟲缺乏群落與生態(tài)環(huán)境分異有很大的關(guān)系。

作為寒武紀生命大爆發(fā)中“跑在最前面”的物種,三葉蟲剛出現(xiàn)時,周圍并沒有那么多競爭者,它們大多也聚集在淺海生活。但到了奧陶紀,競爭和掠食者逐漸增多,為了適應(yīng)環(huán)境,三葉蟲進入深海“跑馬圈地”,因此有一些三葉蟲進化出不同的眼睛位置、更硬的外骨骼以及必要的生存技能,這些適應(yīng)能力讓三葉蟲在競爭日益激烈的海底世界顯得更加游刃有余。

“兔耳朵”或為迷惑天敵及捕食

2018年,孫智新與導(dǎo)師趙方臣研究員等一行來到山東濰坊,這里有一處地層剖面,屬于華北地臺寒武紀中期饅頭組,是研究三葉蟲及其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良地層,他們在此已發(fā)掘研究多年。

沒想到,這一次挖掘卻有意想不到的發(fā)現(xiàn)。“我們首先是發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的三葉蟲幼蟲頭部,看起來像個‘馬鞍’,而它們的周圍大多是傳統(tǒng)的三葉蟲,頭部是半圓形。”孫智新說道。

這些奇特三葉蟲數(shù)量并不多,而且化石顯得支離破碎。2019年5月,他們找到一枚完整的成蟲化石,直到這時,耳形范特西蟲才現(xiàn)出真容。

耳形范特西蟲的頭部狹長,其長度接近背殼總長度的一半;鞍前區(qū)向前延長,中部有一個凹口,使頭蓋前部形似一對“兔子耳朵”;由于特殊的頭蓋形態(tài),活動頰特化成側(cè)邊緣平直的砍刀狀。

這些特征及其特殊的眼脊和頭鞍特征,使耳形范特西蟲不同于同時期的其他三葉蟲屬,成為寒武紀三葉蟲家族的又一新成員,也成為褶頰蟲家族中罕見的頭部特化類群。

孫智新表示,和同層的其他三葉蟲相比,大部分范特西蟲頭蓋化石的前部已破損折斷,這說明與正常三葉蟲的半圓形頭蓋相比,耳形范特西蟲“異型”的頭蓋可能更加脆弱。因此,耳形范特西蟲獨特的外形可能與捕食、迷惑天敵等其他因素有關(guān)。

“生命演化史已證明,許多高度特化的類群在環(huán)境變化面前抗逆性較弱,耳形范特西蟲的頭部長成這個樣子,或許是三葉蟲在演化中走出的‘勇敢一步’,但也有可能是不太成功的一步。”孫智新說,他們總共發(fā)現(xiàn)了50枚耳形范特西蟲化石,與同地層其它三葉蟲相比,數(shù)量很少,而且該地層屬于快速沉積地層,說明耳形范特西蟲存在的時間并不長。在此之后,再也沒有其它三葉蟲長出這樣的“兔耳朵”來,特立獨行成為生命的絕唱。

關(guān)鍵詞: 生物進化史 三葉蟲

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