奇异化石生物可能通过皮肤吸收营养

首批复杂生物在 5 亿年前从富含营养的海洋中吸收养分

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五亿年前,一种被称为 埃迪卡拉生物群 的奇怪、无口的海洋生物可能完全通过皮肤吸收溶解的营养物质。

如今,只有细菌等单细胞生物通过其膜获取所有食物,而一些较大的生物,包括海绵和珊瑚,则通过此过程获得一小部分营养。

但是,这种策略存在物理局限性——即在越来越大的体腔内吸收和分配营养——这就是为什么动物进化出分支的循环系统,将消化道中消化的营养物质输送到它们需要的地方。

这就是为什么埃迪卡拉生物群(可以长到一米长,并被认为是地球上第一批复杂生物)一直是古生物学家的一个谜。

尽管这些生物显示出与现代海绵和珊瑚的一些相似之处,但埃迪卡拉生物群完全是软体的,并且没有嘴巴或其他进食孔,科学家们不确定它们与现代动物的关系。它们存在于三叶虫和在寒武纪大爆发期间繁荣的动物群之前。一些被称为恩尼特莫夫的埃迪卡拉生物群拥有分支结构,而另一些被称为辐射莫夫的埃迪卡拉生物群则呈圆柱形和绗缝状。后者似乎在体内含有沙子。

耶鲁大学的马克·拉弗莱姆及其同事希望验证这些生物通过皮肤吸收营养的理论。为此,研究人员根据大小不同的标本构建了计算机模型,并估计了其暴露于海水并可能与之交换营养物质的皮肤表面积。

值得注意的是,研究小组发现,重复的分支结构使恩尼特莫夫埃迪卡拉生物群能够保持与当今某些巨型细菌一样高的表面积与体积之比。另一方面,绗缝埃迪卡拉生物群只有在它们的身体里充满不需要喂食的死空间(因此需要沙子)的情况下,才能实现如此有利的表面积与体积比。

“这些生物的生物学特性一直悬而未决,”拉弗莱姆说。“人们提出了各种想法,而这是我们建模和检验这些理论的一个案例。”

但是,这些奇怪的生物到底在吃什么呢?那时,海洋中富含溶解的有机碳,这些有机碳来自腐烂的藻类和其他充满海洋的原始生物。“生物不会将粪便包装成会沉到海底的碳模块,”拉弗莱姆解释说,“因此碳在水中扩散和循环。”埃迪卡拉生物群可以通过皮肤吸收这种富含营养的汤,这一过程称为渗透营养。结果本周发表在《美国国家科学院院刊》上。

安大略省金斯顿女王大学的古生物学家 盖伊·纳伯恩 说,他对这个想法“很感兴趣”。莱斯大学研究早期地球地球化学的沈冰表示,拉弗莱姆的理论当然“很有可能”,并且拉弗莱姆的营养模型将为科学家解释这些神秘生物的生活提供约束。

Brendan Borrell is a freelance journalist based in Brooklyn, New York. He writes for Bloomberg Businessweek, Nature, Outside, 大众科学, and many other publications, and is the co-author (with ecologist Manuel Molles) of the textbook Environment: Science, Issues, Solutions. He traveled to Brazil with the support of the Mongabay Special Reporting Initiative. Follow him on Twitter @bborrell.

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