大約 5 億年前,一種奇異的生物,有著凸出的眼睛、舵狀的尾巴和 30 對從其雪茄大小的身體延伸出來的多刺肢體,在地球的海洋中游弋。它的大部分腿都無法觸及海底,因為它們被包裹在一個保護殼內,這個保護殼幾乎完全包裹住它的腰部。就像一個小小的海王星,它在嘴前的外部頜狀結構之間揮舞著神秘的三叉戟狀牙齒。
雖然它看起來更像外星魚肉卷,但它是一種被稱為Odaraia alata的節肢動物。這種生物大約有 20 釐米長,很可能突然死亡,被埋在厚厚的沉積物層下。但預示著這種動物厄運的環境也使其在化石記錄中永垂不朽。
古生物學家於 1912 年在現在著名的加拿大落基山脈伯吉斯頁岩化石遺址中發現了這種生物的幾具化石遺骸。儲存最完好的奧達拉蟲化石在 20 世紀 70 年代和 80 年代再次被檢查,但在那之後的幾十年裡,這些標本一直儲存在多倫多皇家安大略博物館的倉庫中。
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現在,科學家們使用更好的工具和更現代的技術,更仔細地觀察了一個下顎儲存完好的標本。他們對其下頜骨與寒武紀大爆發的聯絡特別感興趣,當時大約在 5.4 億年前,大量更高階的生物湧現在地球舞臺上。奧達拉蟲可能促成了現代具有下頜骨的生物(如昆蟲)的統治地位。
1912 年在加拿大落基山脈的伯吉斯頁岩化石遺址(現稱)中發現了一種名為奧達拉蟲的節肢動物化石。
讓-伯納德·卡倫,皇家安大略博物館
多倫多大學的進化生物學家亞歷杭德羅·伊茲基耶多-洛佩斯說:“下頜骨的進化點燃了覓食狂潮。”他領導了這項於 7 月 23 日發表在英國皇家學會學報 B上的新研究。“具有下頜骨的動物比競爭生物具有主要優勢,[因為它們]可以將較大的結構分解成碎片並獲得新的食物來源。”
憑藉這種特殊的優勢,具有下頜骨的動物迅速佔領了地球,成為地球上最多樣化的動物群體。特別是因為這種巨大的成功,科學家們長期以來一直有興趣將下頜骨的出現置於進化時間線上。O. alata化石幫助他們做到了這一點。
伊茲基耶多-洛佩斯說:“首先,我們必須識別出一種寒武紀化石,它清楚地顯示了下頜骨。”之前有一些模稜兩可的識別,但該團隊懷疑O. alata化石將是更好的候選者。“這些特徵非常微小,因此我們想觀察一種來自以儲存完好而聞名的遺址的相對較大的生物。”在如此古老的標本(追溯到節肢動物化石記錄的早期,並且包含其他非常原始的特徵)上發現它們證實了這些動物(稱為奧達拉蟲科進化家族的一部分)是最早進化出下頜骨的動物之一。由於生態系統可能尚未完善,因此具有這些口器的動物可能很容易塑造早期的食物網。
奧達拉蟲還具有第二個攝食優勢:它相對較大的體型。當時大多數動物可能生活在小型群落中,很少冒險走遠。一種小生物將被限制在這樣一個群落中,其中有足夠高濃度的顆粒供其捕食。但相對較大的生物可以更有效地進食,因此它不會侷限於海洋中生命和食物較密集的區域。奧達拉蟲個體擺脫了海底的束縛,可以隨意在開闊的海洋中漫遊。
直到最近的研究,科學家們才完全理解奧達拉蟲究竟是如何進行濾食的,或者是否真的進行濾食。耶魯大學地球與行星科學教授德里克·布里格斯最初在 20 世紀 80 年代初根據奧達拉蟲的奇異形態推斷出它們是濾食動物。
布里格斯在一封發給《大眾科學》的電子郵件中說:“它沒有抓握肢體,而且(當時有限的)軀幹肢體證據表明,奧達拉蟲可以透過將水流透過甲殼或類似外殼的覆蓋物來過濾小型動物。”“大眼睛表明它可能在水中尋找小動物(可能是幼蟲形式)雲來覓食。”
這項新研究透過識別出該生物每條腿上約 80 根微小的刺,破解了奧達拉蟲的濾食機制,這些小刺共同形成了一種可以捕獲顆粒的網。
作為一個大型濾食動物並進化出下頜骨,這給了奧達拉蟲雙重優勢,促成了進化軍備競賽,因為它迫使其他動物更快地適應以做出反應。現在,科學家們已將目光投向解決一個新的謎團:O. alata出乎意料的三叉戟狀牙齒。伊茲基耶多-洛佩斯說:“這是一種在當時的其他化石中從未見過的結構。”“我們不知道它們是如何進化出來的,也不知道為什麼在任何其他動物中都找不到它們。”
