缓步动物化石揭示“水熊”何时变得坚不可摧

大约2.52亿年前,缓步动物可能通过这个奇怪的技巧逃脱了灭绝

Illustration of two tardigrades

最近一项研究中分析的保存在琥珀中的两件缓步动物化石标本的艺术重建图。

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根据一项新的化石分析,微小的缓步动物——肥胖的八腿节肢动物亲戚——几乎坚不可摧,它们的耐久性超能力可能帮助它们度过了地球历史上最致命的生物大灭绝。

缓步动物,也称为水熊,可以承受极端高温、低温、压力和辐射。缓步动物的两大分支通过一种称为隐生现象的过程在恶劣环境中生存,在这个过程中,它们会失去体内大部分水分并进入暂停代谢状态。

目前已知只有四种缓步动物化石。所有化石都保存在琥珀中,其中包括 1940 年在加拿大发现的一颗卵石中的两块,其年代可追溯到 8400 万至 7200 万年前。卵石中的一种缓步动物代表一个名为Beorn leggi的物种,于 1964 年被描述。哈佛大学比较动物学博物馆的研究生 Marc Mapalo 说,另一只太小,当时无法识别。


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Tardigrades

缓步动物 Beorn leggi,在复式显微镜下以透射光拍摄(A),在共聚焦显微镜下以自发荧光拍摄(B),并以示意图表示(C)。

对于发表在自然通讯生物学上的一项新研究,Mapalo 和他的同事使用高对比度显微镜揭示了这两个标本爪子中以前未见的细节,“这在缓步动物中是非常重要的分类学特征,”Mapalo 说。芝加哥大学生物体生物学家 Jasmine Nirody(她自己的工作也研究过缓步动物的爪子)说,缓步动物的身体结构数百万年来变化不大,因此爪子形状的微小可见差异为了解这些琥珀包裹的化石在缓步动物家谱中的位置提供了关键信息。

作者确定较小的缓步动物是一个新的属和种:Aerobius dactylus。他们还根据 B. leggi 的爪关节修改了其描述和分类。这两个物种都被归为同一缓步动物超科 Hypsibioidea,B. leggi 被移至 Hypsibiidae 科。根据以前未见的细节对 B. leggi 进行重新分类,阐明了其与现存缓步动物的关系。

由此产生的家谱重新校准使研究人员能够计算出执行隐生现象的两个缓步动物谱系可能何时分化——为获得该技能的可能性设定了最晚日期。他们的工作表明,隐生现象出现在石炭纪时期(3.59 亿至 2.99 亿年前)的缓步动物中,早于大约 2.52 亿年前发生的被称为二叠纪灭绝或“大灭绝”的致命事件。作者认为,隐生现象可能帮助缓步动物在这次事件中幸存下来,这次事件消灭了 96% 的海洋生物和 70% 的陆地生物。

Mapalo 说,隐生现象的进化研究具有挑战性,部分原因是缓步动物化石非常稀少。更多的化石发现将有助于科学家们确定这种独特的生存策略出现的相关细节。他说,通过分享这一结果,“我们希望能够吸引其他人意识到缓步动物化石的存在,并且还有更多的化石有待发现。”

编者注(2024 年 9 月 16 日):本文在发布后经过编辑,以更正关于研究结果如何帮助研究人员重新分类缓步动物家谱以及 Beorn leggi 首次被描述的时间的描述

Mindy Weisberger 是一位科学作家,报道生物学、古生物学、气候变化和太空。她曾在哥伦比亚大学学习电影,并在美国自然历史博物馆制作、编写和导演媒体十多年,创作了关于恐龙、天体物理学、生物多样性和进化的视频,这些视频已在世界各地的博物馆和科学中心展出。她的著作《僵尸虫的崛起:寄生性精神控制的惊人科学》将于 2025 年春季由霍普金斯出版社出版。

更多作者:Mindy Weisberger
大众科学 Magazine Vol 331 Issue 4本文最初以“Hardy Remnant”为标题发表于大众科学 Magazine 第 331 卷第 4 期(),第 19 页
doi:10.1038/scientificamerican112024-7BhV35tMJZy8LmSAgNxbkH
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