 4.6億年前雙殼類動物Anomaodonta（左）和Vanuxemia（右）的顯微CT掃描，它們是扇貝、貽貝、牡蠣和許多其他物種的早期成員。資料來源：Stewart Edie （神秘的地球uux.cn）據芝加哥大學（斯圖爾特·伊迪）：每隔一段時間，，地球上的生命步入一個幾乎空無一人的競技場，麵臨著一個驚人的機遇。一些重大的變化——在大氣或海洋中，或在生物本身中——現存的物種開始分支進入一個全新的世界。科學家們對這一過程著迷，因為這是在生命曆史的關鍵時刻對進化的獨特觀察。 由芝加哥大學科學家領導的一項新研究檢查了雙殼類動物——包括蛤蜊、貽貝、扇貝和牡蠣——在寒武紀大爆發的快速進化時期如何在許多其他動物中進化。研究小組發現，盡管許多其他譜係突然行動起來，並迅速進化出各種各樣的形式和功能，但雙殼類卻落在了後麵，可能是因為它們花了太長時間來進化出它們繁榮所需的特定適應能力。 科學家們說，這項研究對我們如何理解進化和滅絕的影響有意義。 外殼和高水位 五億多年前，地球上的生物多樣性突然激增。這一戲劇性事件被稱為寒武紀大爆發，見證了許多延續至今的生命形式的出現。 其中包括生活在海底的雙殼生物。一組研究人員決定對這種雙殼類的崛起進行分類，以觀察它們如何在幾乎空無一人的海洋中以全新的身體設計生存。 研究小組包括史密森尼國家自然曆史博物館的Stewart Edie(18歲博士)、英國自然曆史博物館的Katie Collins和UChicago大學四年級本科生Sharon Zhou，他們仔細查看了化石記錄，並仔細檢查了每個已知的化石物種，以了解雙殼類如何進化出新的形式和生活方式——例如在海底沉積物中打洞或附著在岩石上。“例如，你可以觀察貝殼的形狀，判斷它們是否可能在海底沉積物中挖掘，因為它們變得細長，便於挖掘，”周解釋說。 他們拚湊了一幅雙殼類進化的綜合圖，並對此感到驚訝。 “你可能會認為他們會立即利用這種新的身體設計，並繼續成名和獲得生物財富，”大衛·賈布隆斯基說，他是UChicago地球物理科學的傑出服務教授，也是該論文的通訊作者之一。“但他們沒有。” 相反，與當時起源的其他類群相比，雙殼類分支較慢。雅布隆斯基說:“他們最終還是挺過來了，這有點令人驚訝。”。“即使在大約4000萬年前，它們一起行動並開始多樣化，它們也從未表現出物種或生態的真正爆炸。” 他們想檢查的一件事是，這是否可能是化石記錄中的一些空白造成的錯誤印象。柯林斯解釋說，那個時代的化石首先很難找到——許多岩石已經變質成其他岩石類型——也很難確定它們存在於哪裏。 然而，伊迪和周然進行了一係列測試和計算機模擬，發現這不太可能影響結果:“我們需要一個真正極端的模擬來改變我們在岩石中看到的模式，”伊迪說。“這種緩慢的開始更有可能是真實的故事。” 尚不清楚雙殼貝類為什麽會落後，但一種可能性是它們尚未進化出允許它們起飛的關鍵器官:一個擴大的鰓，用來過濾水中的浮遊生物，正如今天許多雙殼貝類所做的那樣。當他們想出這種適應方法時，海底已經擁擠得多了。雅布隆斯基說:“如果你早早地出現在舞池中，你可以做任何你想做的事情，但是如果你遲到了，這就限製了動作的範圍。” 盡管發育遲緩，但雙殼貝今天仍然存活下來，甚至茁壯成長。雅布隆斯基說:“它告訴我們，成功的途徑不止一條，即使你是從多細胞生命的最開端開始的。”。 科學家們對這些進化的記錄特別感興趣，因為它們可以揭示生命是如何在重大破壞或滅絕後適應和輻射的。研究人員計劃觀察雙殼類隨著時間的推移對滅絕的反應，看看是否會出現類似的模式。 “出於各種原因，我們想了解滅絕後重新種群意味著什麽——例如，我們現在正在經曆的大規模滅絕可能會發生什麽，”雅布隆斯基說。 對於芝加哥大學的本科生周來說，這項研究也是一次學習經曆。 周本打算主修數學，但在她參加了一門課程以滿足UChicago在科學方麵的核心要求後，她迷上了進化生物學。她在雅布隆斯基的實驗室工作了幾年，現在計劃去讀這個課題的研究生。 “地球上的生命是如何發生的——對我來說，這是我們能夠試圖解決的最大謎團之一，”周說。 UChicago博士後研究員Nicholas Crouch也是這篇論文的合著者。 |
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