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“保守”的褶頰蟲 這些5億年前的三葉蟲為何長著“一對兔耳朵”

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日期:2020-11-24 17:06:16    來源:科技日報    

它們與其它三葉蟲生活在一起,但是卻獨立特行;它們生活在海底,卻長著“一對長長的免耳朵”;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……

記者11月23日從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉,該所寒武紀大爆發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,發現一類獨特的三葉蟲。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”。

“這個發現是出人意料的,它長得太奇怪、太令人驚嘆了。”孫智新告訴科技日報記者,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特化提供重要案例。

“保守”的褶頰蟲

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,有科學家把寒武紀被稱為“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,但是這一時期的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,寒武紀早中期多節類三葉蟲“三大門派”之一的褶頰蟲類,就是形態“保守”的代表。極盛時期,它曾經占據整個三葉蟲家族多樣性的大半壁江山,前后延續數千萬年,但是它們的形態往往大同小異,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,也曾發現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根長刺,而且這樣的例子也是屈指可數。”孫智新說道,這或許與寒武紀三葉蟲缺乏群落與生態環境分異有很大的關系。

作為寒武紀生命大爆發中“跑在最前面”的物種,三葉蟲剛出現時,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,為了適應環境,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、和更硬的外骨骼、以及必要的生存技能,這些適應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”或許是在投石問路

2018年,孫智新與導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環境的優良地層,他們在此已發掘研究多年。

沒想到,這一次挖掘卻有意想不到的發現,“我們首先是發現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的三葉蟲,頭部是半圓形。”孫智新說道。

這些奇特三葉蟲數量并不多,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,耳形范特西蟲才現出真容。

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,活動頰特化成側邊緣平直的砍刀狀。

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,這說明正常三葉蟲的半圓形頭蓋相比,范特西蟲“異型”的頭蓋可能更加脆弱。因此,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。

“生命演化史已證明,許多高度特化的類群在環境變化面前抗逆性較弱,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,他們總共發現了50枚范特西蟲化石,與同地層其它三葉蟲相比,數量很少,而且該地層屬于快速沉積地層,說明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,獨立特行成為生命的絕唱。(記者 張曄)

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