完美無瑕的化石或許是很好的博物館展品,但它們並不總是對古生物學家最有資訊價值。古代生命的一些更重要的秘密被鎖在化石內部,而幸運的裂縫可以揭示內部細節,這些細節可能在其他情況下仍然隱藏。就一個特殊的4.29億年前的三葉蟲(一種已滅絕的節肢動物,看起來像一隻大號的鼠婦)而言,一個恰到好處的裂縫使古生物學家能夠透過這種生物的眼睛來看世界。
三葉蟲是進化史上最偉大的成功故事之一。這些早期動物的特點是其外骨骼身體的“三個葉”,它們最早出現在大約5.21億年前,在被稱為寒武紀大爆發的生物多樣性高峰期。它們又繁衍了數百萬年,大小從小於紐扣到大於餐盤不等,在大約2.52億年前滅絕。鑑於三葉蟲在古代海洋中如此常見,研究它們的進化歷史可以深入瞭解我們星球海洋中的生命。
德國科隆大學的古生物學家布麗吉特·舍內曼說:“我一直很喜歡這些漂亮的Aulacopleura三葉蟲,它們有著很大的頭和很大的眼睛。” “所以我買了一個。”也許這塊化石對其他人來說只會是一件收藏品。但作為視覺進化方面的專家,舍內曼注意到它有一些不尋常之處。
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她說:“我非常驚訝地看到一隻眼睛破了。” 暴露的內表面揭示了動物的晶狀體、其受體細胞和其解剖結構的其他部分。這種細節在化石記錄中是不常見的:精細細胞結構的儲存,尤其是在眼睛中,通常依賴於在缺氧環境中快速埋葬。發生這種儲存的地方,例如不列顛哥倫比亞省著名的寒武紀布林吉斯頁岩,是少之又少的。(舍內曼的Aulacopleura標本被掩埋的情況尚不清楚。)
三葉蟲Aulacopleura koninckii左眼的外部檢視。 圖片來源:布麗吉特·舍內曼
她說:“長期以來,人們認為只有骨骼、牙齒和其他堅硬的物體才能在化石記錄中儲存下來。” “能夠區分細胞結構,尤其是在眼睛中,是非常非常罕見和特殊的。”
舍內曼和她的合著者、蘇格蘭愛丁堡大學的尤安·克拉克森週四在《科學報告》上發表了他們對古代眼睛的分析。儘管已經有4.29億年的歷史,但這隻三葉蟲的眼睛看起來很現代,類似於今天的蜜蜂和蜻蜓的眼睛。這種型別被稱為並列複眼,這意味著每個晶狀體獨立作用,以建立生物所見事物的馬賽克影像。
新研究中沒有參與的新英格蘭大學古生物學家約翰·帕特森說,對三葉蟲眼睛的詳細觀察有助於追蹤節肢動物眼睛和視覺的進化過程。“主要資訊似乎是,三葉蟲在該群體最早的進化階段就已發育出並列複眼,並在其整個歷史中都堅持了這種設計。”
該論文還借鑑了之前對三葉蟲視覺的研究,為了解Aulacopleura偏好的棲息地型別提供了一個視窗。眼睛的解剖結構表明,三葉蟲生活在明亮的淺水環境中。考慮到物理學規定的晶狀體大小和光線可用性之間的關係,舍內曼說,Aulacopleura的小晶狀體在明亮棲息地中功能最好。因此,該動物很可能在白天活動。
舍內曼指出,三葉蟲的眼睛與我們自己的眼睛非常不同,因為它由數十個小平面組成,這些小平面會形成該生物環境的馬賽克影像。她說:“眼睛大約有200個小平面,肯定足以區分環境中的障礙物、明暗區域、庇護所、形狀和其他生物。”她補充說,檢測到的生物將包括當時可能吞食三葉蟲的掠食性頭足類動物。當Aulacopleura在古代淺灘中游蕩時,它肯定會留意周圍的環境。
