海洋“活化石”是這樣煉成的

腕足動(dòng)物舌形貝是一種身裹雙殼的海洋無脊椎動(dòng)物，由于其形似豆芽菜，也被稱作“海豆芽”。從寒武紀(jì)早期開始出現(xiàn)，舌形貝歷經(jīng)了地球動(dòng)物出現(xiàn)以來所有的磨難和自然災(zāi)害，并經(jīng)受住了地球最嚴(yán)重的“五次生物大滅絕”事件，延續(xù)至今。達(dá)爾文在其1859年出版的巨著《物種起源》中，認(rèn)為這類生物的形態(tài)自志留紀(jì)以來變化非常小，首次描述并定義腕足動(dòng)物舌形貝為“活化石”。

近日，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系科研人員聯(lián)合國外專家，通過對5.2億年以來的腕足動(dòng)物舌形貝殼體進(jìn)行多學(xué)科交叉研究，結(jié)果表明奧陶紀(jì)時(shí)期舌形貝類穴居型生活方式已經(jīng)建立。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于國際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》。

地質(zhì)科學(xué)家利用化石在對沉積環(huán)境和沉積相分析時(shí)，通常都會(huì)用到指相化石，即能明確指示生物生活時(shí)生存環(huán)境條件的化石，其中最常用的就是腕足動(dòng)物舌形貝。由于現(xiàn)代的舌形貝穴居生活在濱淺海環(huán)境，因此通過“將今論古”原理，認(rèn)為這類化石大量產(chǎn)出地層的沉積環(huán)境類似于現(xiàn)代的潮間帶環(huán)境。

腕足動(dòng)物舌形貝鉆入泥沙復(fù)原圖

海洋動(dòng)物

海洋生物化石

在奧陶紀(jì)時(shí)期，腕足動(dòng)物舌形貝的部分形態(tài)已經(jīng)與現(xiàn)代類群極為相似，海水及營養(yǎng)物質(zhì)可以從殼體前端兩側(cè)流入，經(jīng)殼體內(nèi)纖毛環(huán)濾食和氧氣交換后從舌形貝殼體前中央排出。除了形態(tài)和解剖特征發(fā)生了明顯的變化之外，化石也為這一實(shí)證提供了有力的證據(jù)——愛沙尼亞奧陶紀(jì)的地層中，發(fā)現(xiàn)了在海底垂直原位生活的舌形貝殼體化石及其穿層保存的遺跡。

腕足動(dòng)物舌形貝雖然在形態(tài)上較為簡單，但現(xiàn)代分子生物學(xué)證據(jù)表明它們的基因演化迅速，其細(xì)胞線粒體基因組比一般動(dòng)物要長得多，且其基因組重排也是兩側(cè)動(dòng)物中發(fā)生率最高的。它們是一類外表冷靜、內(nèi)心狂熱的動(dòng)物。

面對寒武紀(jì)動(dòng)物“適者生存”的生態(tài)環(huán)境，底棲生活的腕足動(dòng)物只有不斷地改變殼體外形和結(jié)構(gòu)，調(diào)整殼體與海底的接觸關(guān)系，保持種群的繁盛。在長期的演化和自然選擇的壓力下，其殼體或長或?qū)?、或圓或方，一直在不斷適應(yīng)著海洋底棲生活的各種生存壓力，為穴居生活創(chuàng)造身體條件。

科研人員研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)在寒武紀(jì)早期的腕足動(dòng)物，一直“扎根”生活在泥質(zhì)海底，殼體大小通常3—5厘米，最大不超過10幾厘米，占有的生態(tài)空間十分有限，因此也被稱作“草根”動(dòng)物，其殼體形態(tài)和生活方式（包括固著、黏附、群居和穴居）多樣性在奧陶紀(jì)時(shí)期達(dá)到高峰。隨后，穴居型和群居型生活類型在奧陶紀(jì)末和二疊紀(jì)末的生物大滅絕事件中得到了青睞，并被隨機(jī)性地保留下來，其他的生活類型卻遭到大滅絕事件的重創(chuàng)或剔除。

科研人員認(rèn)為，正是這種多樣性積累，就像“機(jī)會(huì)總是會(huì)留給有準(zhǔn)備的人一樣”，腕足動(dòng)物舌形貝類在面對顯生宙的五次大滅絕中，尤其是顯生宙生物滅絕率最高的奧陶紀(jì)和二疊紀(jì)兩次大滅絕事件中，有了“足夠的可能”致使穴居的生活類型隨機(jī)性，在偶然中每次都保留了下來，成為現(xiàn)代腕足動(dòng)物穴居演化中的自然選擇。