• 打印
  • 收藏
  • 加入书签
添加成功
收藏成功
分享

“刚柔并济”的寒武纪小精灵

新发现的栉水母化石具有现代类群的关键特征,它们也跟现代栉水母一样,具有口极—反口极的体轴、具平衡石的顶感觉器、由长纤毛组成的栉板、八辐射排列的栉带,以及子午管等循环系统。然而,出人意料的是,这些早期栉水母居然出现了顶辐板、辐条、棘刺等硬化骨骼构造,呈现出强度不等的剛性特征。8片顶辐板无缝拼接成一个形似清真寺尖顶的穹窿,笼罩着异常发达的顶感觉器;8根弧形的辐条支撑着独特的翼状或瓣状软体构造;辐条还向下延伸,并支撑着特化为裙状或垂片状的口部。

这些珍稀的寒武纪早期栉水母化石记录了该门类演化早期出乎意料的躯体构型:现代栉水母躯体完全柔弱而质脆,通体都呈凝胶状,而该时期的栉水母普遍出现硬化骨骼系统;该时期的栉水母具有8对(16列)栉带,而现生类群的栉带数目为8列;现代栉水母的躯体呈两辐射对称,而该时期的栉水母未发现成对的触手、咽管、横管、肛孔等指示两辐射对称的特征,而是呈现出原始的八辐射对称;此外,这群寒武纪栉水母还拥有独特的辐翼、辐瓣、口裙等构造。

现代生物学家将栉水母动物门分为两个纲:触手纲和无触手纲。鉴于硬化骨骼等创新性状及形态多样性,研究者将该时期的栉水母纳入一个新纲——硬骨纲,作为该门类一个重要分支。

大柔非柔,至刚无刚

这个栉水母新纲最显著的特征就是普遍出现的硬化骨骼系统。骨骼化最强烈的应属枝状棘丛虫,具有发育粗壮的棘刺及明显呈刚性的辐条和顶辐板;其次为辐翼宝石栉水母和刺三角虫,辐条及辐板也体现出较大的刚性;剑形奇妙栉水母的辐条系统也呈现明显的刚性,使其标本普遍保持非常稳定的形态;半球头盔栉水母和八列帽天栉水母未观察到明显的顶辐板及辐条系统,但所有标本未发生明显变形,指示了刚性较弱的支撑体系。因此,这些早期栉水母的支撑系统或多或少地发生了骨骼化。它们的栉带比现代类型显得更发达(宽度更大且数量多1倍),这也许反映了一种适应性演化策略——它们的栉带提供了更为强劲的动力,以克服骨骼化后体重增加带来的行动不便。

那么,它们的骨骼是中胚层的内骨骼还是外胚层的外骨骼?它们的骨骼是有机质硬化还是无机质矿化的结果?目前的化石证据不能为我们提供确切的答案。考虑到现代栉水母的钙镁碳酸盐质的平衡石是由外胚层表皮细胞分泌而来,具有形成矿化外骨骼的潜能,我们可以合理推测,寒武纪这群栉水母的刚性框架可能由矿化的外骨骼构成。但存在另一种可能:考虑到现代八射珊瑚的间质可分泌钙质骨针,其中一些属种(如匍匐珊瑚目笙珊瑚)的骨针可融合形成内骨骼,这些澄江栉水母的顶辐板和辐条系统可能为间质(中胶层)分泌形成的矿化内骨骼。当然,我们仍不能排除这些刚性骨骼构造是体表或体内有机质硬化的可能性。如果是矿化骨骼系统,这些早期栉水母正好反映了新元古代末期到寒武纪早期全球海洋中矿化离子浓度的突然增大——当时海洋化学条件的巨变,可能导致了一次全球性生物骨骼化事件。

这些早期栉水母的骨骼系统,也许反映了寒武纪早期海洋生态环境的残酷和恶劣。该时期许多动物类群或长出尖牙利齿,或长出铠甲盾牌,相互间由于展开激烈的“军备竞争”,导致了巨大的生存压力,连完全软躯体的动物也被迫“披挂上阵”,装备“铠甲”。寒武纪栉水母的矿化骨骼,可能是一种有效的生存策略——它们的骨骼不仅作为刚性支撑体系,还作为抗衡天敌或防患天灾的防御系统。相对于柔软无骨的类型,具有骨骼的栉水母在天敌面前可能有更多的生存优势。一些大型的肉食性节肢动物,比如体型巨大的奇虾,发现不长骨骼的栉水母鲜美可口,嚼起来像果冻一样Q弹,唇齿留香,回味无穷;但那些长有骨骼的栉水母吃起来会硌牙,吃完还要吐渣,形同鸡肋,很快就放弃了,形成条件反射之后,就不再去吃它们。此外,面对湍急洋流及海洋风浪的影响,以硬化骨骼支撑的躯体显然比以中胶层维持躯体稳定的类群更有优势。因此,这个具有更多生存优势的类群曾经在寒武纪早期辉煌一时。

然而,这套“铠甲”的出现可能仅代表了一次失败的“军事演习”——虽然历尽艰难险阻,但骨骼系统也存在一些不利因素,比如骨骼系统可能使它们的身体变得不透明而易于被掠食者发现,使它们变得笨重而游动缓慢,如同划着船桨开渡轮,难以躲开饥不择食的天敌。种种情况都可能导致这个分支类群在演化之路上仍然难逃灭绝的厄运。

现代栉水母的祖先可能后来改变了生存策略,“抛盔弃甲”,采取隐身模式轻装上阵,从而使身体变得更轻盈,更易于躲避天敌,在水体中游得更快,上下沉浮消耗的能量更少,进而获得更高的生存和繁殖概率,演化出“柔软无骨”的现代类型——其代价是它们变得易受伤害,需要发育出具肌细胞的发达中胶层取代原来的骨骼化支撑系统。

无论何种情况,栉水母动物的骨骼化创新事件,都使我们洞察到寒武纪生命大爆发更加波澜壮阔的场景,使我们触摸到“早期动物树”更为清晰的脉络。

畅销排行榜
monitor
在线客服

工作日:
9:00-18:00

点击这里给我发消息 点击这里给我发消息 常见问题