海洋“活化石”是這樣煉成的

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

近日，西北大學地質(zhì)學系科研人員聯(lián)合國外專家，通過對5.2億年以來的腕足動物舌形貝殼體進行多學科交叉研究，結果表明奧陶紀時期舌形貝類穴居型生活方式已經(jīng)建立。相關研究成果日前在線發(fā)表于國際期刊《當代生物學》。

地質(zhì)科學家利用化石在對沉積環(huán)境和沉積相分析時，通常都會用到指相化石，即能明確指示生物生活時生存環(huán)境條件的化石，其中最常用的就是腕足動物舌形貝。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。

腕足動物舌形貝鉆入泥沙復原圖

海洋動物

海洋生物化石

在奧陶紀時期，腕足動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，化石也為這一實證提供了有力的證據(jù)——愛沙尼亞奧陶紀的地層中，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。

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

面對寒武紀動物“適者生存”的生態(tài)環(huán)境，底棲生活的腕足動物只有不斷地改變殼體外形和結構，調(diào)整殼體與海底的接觸關系，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)挕⒒驁A或方，一直在不斷適應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)在寒武紀早期的腕足動物，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）多樣性在奧陶紀時期達到高峰。隨后，穴居型和群居型生活類型在奧陶紀末和二疊紀末的生物大滅絕事件中得到了青睞，并被隨機性地保留下來，其他的生活類型卻遭到大滅絕事件的重創(chuàng)或剔除。

科研人員認為，正是這種多樣性積累，就像“機會總是會留給有準備的人一樣”，腕足動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和二疊紀兩次大滅絕事件中，有了“足夠的可能”致使穴居的生活類型隨機性，在偶然中每次都保留了下來，成為現(xiàn)代腕足動物穴居演化中的自然選擇。