三葉蟲軟組織的三維保存揭示了防御性登記的趨同進(jìn)化。署名:uux.cn/薩拉·r·洛索
（神秘的軟組地球uux.cn）據(jù)哈佛大學(xué)：自從19世紀(jì)70年代首次被發(fā)現(xiàn)以來，它們就一直被哈佛比較動(dòng)物學(xué)博物館(MCZ)收藏。維保這些獨(dú)特的存揭化石藏在最大的三葉蟲收藏中，一直放在抽屜里，示防直到145年后，登記哈佛大學(xué)生物和進(jìn)化生物學(xué)(OEB)系的同進(jìn)博士候選人Sarah Losso開始梳理三葉蟲收藏，作為她的葉蟲御性論文的一部分。
“我開始攻讀博士學(xué)位時(shí)，軟組研究了三葉蟲的維保所有薄片，對(duì)它們進(jìn)行成像，存揭并試圖找出我們實(shí)際上能看到的示防東西，”洛索說。登記"然后我發(fā)現(xiàn)了一些我們?cè)谌~蟲化石中從未見過的同進(jìn)東西."
在一項(xiàng)發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B》上的新研究中，主要作者Losso描述了不尋常的葉蟲御性三維三葉蟲化石，這些化石被制備成薄片，顯示了招募期間的3D軟組織。這項(xiàng)研究揭示了登記的三葉蟲的柔軟下側(cè)，以及允許節(jié)肢動(dòng)物登記其身體以保護(hù)其免受捕食者和不利環(huán)境條件影響的進(jìn)化機(jī)制。
三葉蟲是古生代的早期節(jié)肢動(dòng)物。它們數(shù)量眾多，種類繁多，直到在二疊紀(jì)末大滅絕中滅絕。三葉蟲因其三裂的身體而得名，身體被富含方解石的耐用外骨骼覆蓋，易于保存；使三葉蟲成為古生代化石記錄的標(biāo)志性部分。它們分節(jié)的身體有許多肢對(duì)，包括行走的腿和呼吸用的鰓。與它們耐用的外骨骼不同，它們的下側(cè)，包括腿，要柔軟得多，所以除非滿足完美的條件，否則很少變成化石。三葉蟲沒有近親，盡管它們與馬蹄蟹相似。然而，馬蹄蟹可以作為一個(gè)有用的對(duì)比，因?yàn)樗鼈兊纳罘绞较嗨啤?br>與軟組織化石相關(guān)的挑戰(zhàn)使得三葉蟲的研究更加特殊。這些化石來自奧陶紀(jì)(4.62億-4.51億年前)的莫霍肯階段。它們是在位于紐約州北部特倫頓瀑布附近的沃爾科特-拉斯特采石場被發(fā)現(xiàn)的；易洛魁部落最初居住的地區(qū)。這個(gè)采石場在一定程度上是以科學(xué)家查爾斯·d·沃爾科特(Charles D. Walcott)的名字命名的，他年輕時(shí)在那里發(fā)現(xiàn)了登記的三葉蟲，后來在擔(dān)任史密森學(xué)會(huì)(Smithsonian Institution)主任期間，他發(fā)現(xiàn)了著名的伯吉斯頁巖。
沃爾科特在19世紀(jì)70年代將化石賣給了MCZ和史密森尼博物館，這些化石被困在沉積物漿中，迅速向下移動(dòng)并掩埋了三葉蟲，從而在腐爛摧毀它們之前保存了脆弱的組織。它們的不同尋常之處在于，腿部和觸角等軟組織是以3D形式保存的。沃爾科特研究化石的方法是將化石切成像紙一樣薄的巖石片，然后用香脂樹液將它們粘在載玻片上。盡管已經(jīng)盡了最大努力，沃爾科特的制備方法使得化石難以研究，因?yàn)?D結(jié)構(gòu)被視為2D平面。
“這些是已知的第一個(gè)完整的三葉蟲附肢，”洛索說，“在19世紀(jì)晚期發(fā)現(xiàn)它們之前，科學(xué)家們知道行走的腿，但不知道鰓分枝是什么樣子的。”由于環(huán)境的干擾，三葉蟲開始保護(hù)它們更脆弱的附肢。沉積物隨后包圍了部分注冊(cè)的三葉蟲的腿，即使在組織腐爛的時(shí)候也創(chuàng)造了外部形狀的模型。
許多不同的生物體都有這種現(xiàn)象。這是動(dòng)物的一種防御策略，它們有堅(jiān)硬的外骨骼和較軟的身體組織。我們看到現(xiàn)代動(dòng)物包括丸蟲(等足動(dòng)物)，丸千足蟲(千足蟲)，甚至犰狳。通過注冊(cè)它們的身體，這些動(dòng)物可以用它們堅(jiān)硬的外骨骼保護(hù)它們脆弱的軟組織免受捕食者的傷害。在現(xiàn)代陸生節(jié)肢動(dòng)物中，它還可以防止脫水和水分流失。
雖然三葉蟲注冊(cè)的機(jī)制已經(jīng)得到了很好的研究，但由于缺乏軟組織保存的注冊(cè)化石，這些觀察只是通過檢查它們的外骨骼進(jìn)行的。在2萬種三葉蟲中，只有不到40種有軟組織保存。在這40只中，大多數(shù)只保留了腿或觸角的一部分。只有十幾個(gè)物種已知有完整的附肢，但大多數(shù)附肢被保存為高度壓縮的扁平化石，就像在不列顛哥倫比亞省的伯吉斯頁巖中看到的那樣。
“這些化石讓我們首次清晰地看到了三葉蟲軟組織的三維組織，以及處于不同入學(xué)階段的三葉蟲的第一個(gè)模具，這讓我們能夠?qū)嶋H看到它們?nèi)绾我苿?dòng)它們的附屬物和其他結(jié)構(gòu)，以便入學(xué)，”洛索說。
三葉蟲和其他節(jié)肢動(dòng)物的背部和下側(cè)有成排的背外骨骼板。背面的板稱為tergites，經(jīng)過加固，比下面的板大得多。胸骨是沿著下側(cè)的一排剛性板，更柔軟，更容易腐爛，因此在化石記錄中很少見到。然而，沃爾科特鐵銹化石保存了腹部結(jié)構(gòu)，包括胸骨和四肢。
雖然胸骨較軟，但如果它們不能彎曲或發(fā)音，胸骨太長太硬，動(dòng)物無法報(bào)名。為了避免這一點(diǎn)，胸骨實(shí)際上以傾斜的方式滑過對(duì)方，類似于百葉窗，這使得他們的身體縮成一個(gè)球。三葉蟲的腿也適應(yīng)了這種運(yùn)動(dòng)，進(jìn)化成楔形，可以像比薩餅切片一樣放在注冊(cè)的球中。
“因?yàn)橥扰c身體相連的部分很少被看到，而且肯定不是在3D中，人們經(jīng)常把它的橫截面描繪成橢圓形或方形，”洛索說，“但橢圓形或方形的腿不允許完全注冊(cè)所需的靈活性。”
洛索將沃爾科特鐵銹化石與現(xiàn)代節(jié)肢動(dòng)物千足蟲、等足類動(dòng)物和馬蹄蟹的CT掃描進(jìn)行了比較，后者也收藏在MCZ收藏館。洛索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代節(jié)肢動(dòng)物使用與我們?cè)谌~蟲中看到的相同的胸骨運(yùn)動(dòng)來登記它們的身體。三葉蟲在整個(gè)古生代都有發(fā)現(xiàn)。適應(yīng)注冊(cè)讓它們茁壯成長，它們進(jìn)化出有助于注冊(cè)的結(jié)構(gòu)，例如腹部的正確比例和數(shù)量，以保持身體注冊(cè)和楔形腿。
“這些化石已經(jīng)為人所知很長時(shí)間了，但沒有人把它們放在一起，我們可以使用這些真正偉大的化石來研究腹部的適應(yīng)，”洛索說。“這些化石讓我們能夠?qū)⑷~蟲與現(xiàn)代節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行比較，并看到在給定節(jié)肢動(dòng)物身體計(jì)劃的情況下，確實(shí)只有一種方法可以完成注冊(cè)。這是一個(gè)很好的例子，說明了所有這些不同的譜系在很長一段時(shí)間內(nèi)的趨同進(jìn)化，因?yàn)槲覀冊(cè)趭W陶紀(jì)和今天都看到了這一點(diǎn)。這是一種重要的生存策略，如今蓬勃發(fā)展。”
“薩拉的工作極大地提高了我們對(duì)關(guān)鍵行為策略的理解，這種策略使三葉蟲在超過2億年的時(shí)間里取得了令人難以置信的成功，同時(shí)也為MCZ 100多年來未被研究的沃爾科特-鐵銹化石歷史收藏品帶來了新的關(guān)注，”資深作者Javier Ortega-Hernández說，他是OEB的助理教授，也是MCZ無脊椎動(dòng)物古生物學(xué)的館長。“在登記期間，三葉蟲三維形態(tài)的新數(shù)據(jù)將使我們首次準(zhǔn)確地模擬這一復(fù)雜的策略，并代表了遠(yuǎn)親物種之間趨同進(jìn)化的美麗例子。”

(責(zé)任編輯：休閑)