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五億年前,一種被稱為 埃迪卡拉生物群 的奇怪、無口的海洋生物可能完全透過皮膚吸收溶解的營養物質。
如今,只有細菌等單細胞生物透過其膜獲取所有食物,而一些較大的生物,包括海綿和珊瑚,則透過此過程獲得一小部分營養。
但是,這種策略存在物理侷限性——即在越來越大的體腔內吸收和分配營養——這就是為什麼動物進化出分支的迴圈系統,將消化道中消化的營養物質輸送到它們需要的地方。
這就是為什麼埃迪卡拉生物群(可以長到一米長,並被認為是地球上第一批覆雜生物)一直是古生物學家的一個謎。
儘管這些生物顯示出與現代海綿和珊瑚的一些相似之處,但埃迪卡拉生物群完全是軟體的,並且沒有嘴巴或其他進食孔,科學家們不確定它們與現代動物的關係。它們存在於三葉蟲和在寒武紀大爆發期間繁榮的動物群之前。一些被稱為恩尼特莫夫的埃迪卡拉生物群擁有分支結構,而另一些被稱為輻射莫夫的埃迪卡拉生物群則呈圓柱形和絎縫狀。後者似乎在體內含有沙子。
耶魯大學的馬克·拉弗萊姆及其同事希望驗證這些生物透過皮膚吸收營養的理論。為此,研究人員根據大小不同的標本構建了計算機模型,並估計了其暴露於海水並可能與之交換營養物質的皮膚表面積。
值得注意的是,研究小組發現,重複的分支結構使恩尼特莫夫埃迪卡拉生物群能夠保持與當今某些巨型細菌一樣高的表面積與體積之比。另一方面,絎縫埃迪卡拉生物群只有在它們的身體裡充滿不需要餵食的死空間(因此需要沙子)的情況下,才能實現如此有利的表面積與體積比。
“這些生物的生物學特性一直懸而未決,”拉弗萊姆說。“人們提出了各種想法,而這是我們建模和檢驗這些理論的一個案例。”
但是,這些奇怪的生物到底在吃什麼呢?那時,海洋中富含溶解的有機碳,這些有機碳來自腐爛的藻類和其他充滿海洋的原始生物。“生物不會將糞便包裝成會沉到海底的碳模組,”拉弗萊姆解釋說,“因此碳在水中擴散和迴圈。”埃迪卡拉生物群可以透過皮膚吸收這種富含營養的湯,這一過程稱為滲透營養。結果本週發表在《美國國家科學院院刊》上。
安大略省金斯頓女王大學的古生物學家 蓋伊·納伯恩 說,他對這個想法“很感興趣”。萊斯大學研究早期地球地球化學的沈冰表示,拉弗萊姆的理論當然“很有可能”,並且拉弗萊姆的營養模型將為科學家解釋這些神秘生物的生活提供約束。