本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
早在鯊魚出現之前,就有了鯊魚籠。新發現的化石表明,這種防禦裝置是 5 億年前由一種有進取心的海洋蠕蟲發明的,其防禦工事非常不尋常,以至於長期以來一直被誤認為是海藻。探索頻道,讓你們羨慕去吧。
至少,這是七月份發表在BMC Biology期刊上的一項新研究得出的結論,該研究針對來自伯吉斯頁岩一個令人驚歎的新地點,即加拿大庫特尼國家公園的大理石峽谷的化石。在數百個新樣本中,科學家們發現了數十個化石,顯示所述蠕蟲棲息在所謂的“海藻”內。來自加拿大和英國的科學家們——包括著名的伯吉斯頁岩專家西蒙·康威·莫里斯——決定重新評估普遍的觀點。
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顯示蠕蟲在“藻類”Margaretia內部的化石。 Wo=蠕蟲,Ps=後部結構,Pr=吻,co=領,tr=軀幹。致謝:Nanglu 等人,2016 年
如果這種海藻確實是蠕蟲籠,那就意味著這種蠕蟲從這個極其古老的動物群落中罕見的成員一躍成為最常見的成員之一。這是因為它的管狀化石(以前被認為是藻類Margaretia)遍佈世界各地,而蠕蟲的化石僅在加拿大發現。此外,這些化石可能有助於理解我們自身的進化,因為根據這些新標本,科學家們新近將這種蠕蟲鑑定為與脊椎動物的近親,擁有許多現存後代。我們最近在這裡討論過它們:柱頭蟲。
正如我在十月份寫道的,現代柱頭蟲具有獨特的解剖結構,包括吻、領和軀幹。吻部位於領部內部的外觀是它們名稱的由來。
柱頭蟲Oesia。 Pr=吻,co=領,tr=軀幹,Gb=鰓條,Ps=後部結構。致謝:Nanglu 等人,2016 年
然而,與現代柱頭蟲不同的是,化石蠕蟲有時似乎有一個球狀的分叉後部,它可能用它來抓住籠子並在籠子裡移動。此外,被稱為Oesia的蠕蟲似乎擁有比現代蠕蟲更多的鰓條,現代蠕蟲用鰓條呼吸,這可能是因為這種蠕蟲也用鰓條從水中過濾食物。
籠居蠕蟲——或許恰如其分——似乎更喜歡獨居生活。在蠕蟲+籠子化石中,每個住所只發現一隻蠕蟲。然而,由於許多化石是破碎的,因此它們有時可能有室友。籠子似乎確實很寬敞:管子的寬度通常是蠕蟲的兩倍,從而提供了寬敞的生活空間,有足夠的活動空間。管子偶爾會分叉。
Oesia管狀結構。 Po=孔,Bi=分叉。 D-E,一塊化石在 D 中脫落,並在 E 中被替換,以顯示管的內表面和外表面。 Lo=管的下表面,Up=管的上表面。致謝:Nanglu 等人,2016 年
管壁上有一系列螺旋排列的孔,邊緣凸起,每轉大約 10 個孔。有些孔幾乎被堵塞,但另一些孔可能寬達管子寬度的三分之一。已經發現了一些形狀不規則、孔不呈螺旋狀的化石管,這些可能是水平延伸到海底下的錨。管子的頂端似乎是封閉的,提供了完全的居家安全,但必然限制了社交活動。
管子本身似乎是由編織或捆綁在一起的微小纖維製成的。
構成Oesia管的纖維的特寫鏡頭。 Po=孔,Fe=纖維元素。致謝:Nanglu 等人,2016 年
纖維狀上層結構和孔歧管的結合使這種管子不同於該時代任何已知藻類的結構。因此,作者得出結論,蠕蟲不太可能僅僅是生活在海藻內部,而更可能是蠕蟲建造了一個與海藻有模糊相似之處的結構。
由於孔洞貫穿整個管子,科學家們認為它們是直立的。考慮到最大的管子超過 20 英寸(50 釐米)長,如果這是正確的,它們將與已知最高的伯吉斯頁岩海綿相匹敵。高聳、多孔的籠子與廣泛的鰓相結合,似乎表明這些蠕蟲是濾食性動物,它們像鯨鬚鯨一樣從水中過濾食物顆粒,並將籠子用作安全的棲息地,以便獲取離海底更遠、移動速度更快(因此食物更豐富)的水。孔洞允許食物和氧氣進入,廢物排出,而籠子可以阻止捕食者。
然而,許多Oesia蠕蟲在沒有管子的情況下被發現,而許多管子在沒有蠕蟲的情況下被發現。為什麼?一種可能性是它們在那些管子裡,我們只是看不到它們。蠕蟲可能仍然在裡面,但除非化石被劈開或管籠在埋葬前部分腐爛,否則它們是隱藏的。
然而,還有其他一些情況。蠕蟲可能在有籠子或沒有籠子的情況下都能生存。或者,或許是在某種創傷性事件之後發生了大規模撤離,儘管作者承認,缺乏任何明顯的逃生艙口使這種可能性降低。最有可能的是,管子只是斷裂了,蠕蟲在化石化之前漂走了。
以前,Oesia僅在經典的沃爾科特採石場伯吉斯頁岩遺址(由查爾斯·杜利特爾·沃爾科特於 1909 年著名發現)被發現,而且在那裡很罕見。然而,在大理石峽谷,Oesia非常豐富。以前的Margaretia遍佈世界各地的伯吉斯頁岩遺址:不列顛哥倫比亞省;猶他州:中國南方;和西伯利亞。這表明柱頭蟲是寒武紀群落的重要成員。
今天,大多數柱頭蟲在沉積物中和以沉積物為食,而不是過濾水,但這些化石表明,沉積物攝食是後來出現的,並支援了濾食是所有後口動物(一個龐大的動物群體,包括脊椎動物、棘皮動物(海星等)以及柱頭蟲及其親屬)的祖先狀態的觀點。它們為什麼要轉變?或許隨著捕食者變得更大、武裝更精良,Oesia發現它們方便、有吸引力且寬敞——但易碎——的濾食性高層建築不再足以勝任複合安全的工作,它們逐漸放棄了這些高層建築,轉而選擇相對安全的海床。
參考文獻
Nanglu, Karma, Jean-Bernard Caron, Simon Conway Morris, 和 Christopher B. Cameron。“寒武紀懸浮取食管狀半索動物。”BMC Biology 14, no. 1 (2016): 56.