五亿年前的“外星鱼肉卷”是最早长有颌骨的生物之一

一块奇异的寒武纪生物化石看起来像“外星鱼肉卷”,揭示了单颌类动物如何占地球上所有动物物种的约 90%

Life reconstruction of Odaraia

奥达拉虫的生命复原图,它可能利用其小刺来帮助将食物送入口中。研究人员不确定其口中三叉戟状的牙齿有何用途。

丹妮尔·杜福尔绘制。图片由皇家安大略博物馆提供

大约 5 亿年前,一种奇异的生物,有着凸出的眼睛、舵状的尾巴和 30 对从其雪茄大小的身体延伸出来的多刺肢体,在地球的海洋中游弋。它的大部分腿都无法触及海底,因为它们被包裹在一个保护壳内,这个保护壳几乎完全包裹住它的腰部。就像一个小小的海王星,它在嘴前的外部颌状结构之间挥舞着神秘的三叉戟状牙齿。

虽然它看起来更像外星鱼肉卷,但它是一种被称为Odaraia alata节肢动物。这种生物大约有 20 厘米长,很可能突然死亡,被埋在厚厚的沉积物层下。但预示着这种动物厄运的环境也使其在化石记录中永垂不朽。

古生物学家于 1912 年在现在著名的加拿大落基山脉伯吉斯页岩化石遗址中发现了这种生物的几具化石遗骸。保存最完好的奥达拉虫化石在 20 世纪 70 年代和 80 年代再次被检查,但在那之后的几十年里,这些标本一直保存在多伦多皇家安大略博物馆的仓库中。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和思想的有影响力的故事的未来。


现在,科学家们使用更好的工具和更现代的技术,更仔细地观察了一个下颚保存完好的标本。他们对其下颌骨与寒武纪大爆发的联系特别感兴趣,当时大约在 5.4 亿年前,大量更高级的生物涌现在地球舞台上。奥达拉虫可能促成了现代具有下颌骨的生物(如昆虫)的统治地位。

Photo of Odaraia fossil

1912 年在加拿大落基山脉的伯吉斯页岩化石遗址(现称)中发现了一种名为奥达拉虫的节肢动物化石。

让-伯纳德·卡伦,皇家安大略博物馆

多伦多大学的进化生物学家亚历杭德罗·伊兹基耶多-洛佩斯说:“下颌骨的进化点燃了觅食狂潮。”他领导了这项于 7 月 23 日发表在英国皇家学会学报 B上的新研究。“具有下颌骨的动物比竞争生物具有主要优势,[因为它们]可以将较大的结构分解成碎片并获得新的食物来源。”

凭借这种特殊的优势,具有下颌骨的动物迅速占领了地球,成为地球上最多样化的动物群体。特别是因为这种巨大的成功,科学家们长期以来一直有兴趣将下颌骨的出现置于进化时间线上。O. alata化石帮助他们做到了这一点。

伊兹基耶多-洛佩斯说:“首先,我们必须识别出一种寒武纪化石,它清楚地显示了下颌骨。”之前有一些模棱两可的识别,但该团队怀疑O. alata化石将是更好的候选者。“这些特征非常微小,因此我们想观察一种来自以保存完好而闻名的遗址的相对较大的生物。”在如此古老的标本(追溯到节肢动物化石记录的早期,并且包含其他非常原始的特征)上发现它们证实了这些动物(称为奥达拉虫科进化家族的一部分)是最早进化出下颌骨的动物之一。由于生态系统可能尚未完善,因此具有这些口器的动物可能很容易塑造早期的食物网。

奥达拉虫还具有第二个摄食优势:它相对较大的体型。当时大多数动物可能生活在小型群落中,很少冒险走远。一种小生物将被限制在这样一个群落中,其中有足够高浓度的颗粒供其捕食。但相对较大的生物可以更有效地进食,因此它不会局限于海洋中生命和食物较密集的区域。奥达拉虫个体摆脱了海底的束缚,可以随意在开阔的海洋中漫游。

直到最近的研究,科学家们才完全理解奥达拉虫究竟是如何进行滤食的,或者是否真的进行滤食。耶鲁大学地球与行星科学教授德里克·布里格斯最初在 20 世纪 80 年代初根据奥达拉虫的奇异形态推断出它们是滤食动物

布里格斯在一封发给《大众科学》的电子邮件中说:“它没有抓握肢体,而且(当时有限的)躯干肢体证据表明,奥达拉虫可以通过将水流通过甲壳或类似外壳的覆盖物来过滤小型动物。”“大眼睛表明它可能在水中寻找小动物(可能是幼虫形式)云来觅食。”

这项新研究通过识别出该生物每条腿上约 80 根微小的刺,破解了奥达拉虫的滤食机制,这些小刺共同形成了一种可以捕获颗粒的网。

作为一个大型滤食动物并进化出下颌骨,这给了奥达拉虫双重优势,促成了进化军备竞赛,因为它迫使其他动物更快地适应以做出反应。现在,科学家们已将目光投向解决一个新的谜团:O. alata出乎意料的三叉戟状牙齿。伊兹基耶多-洛佩斯说:“这是一种在当时的其他化石中从未见过的结构。”“我们不知道它们是如何进化出来的,也不知道为什么在任何其他动物中都找不到它们。”

© . All rights reserved.