研究表明夾層堆疊的圓柱賦予腕足動物外殼以強度和靈活性。鳴謝:uux.cn/Gaumut，表明CC BY-SA 3.0，夾層通過維基共享
（神秘的堆疊的圓度和地球uux.cn）據eLife：研究人員已經揭示了被稱為磷酸鹽殼或舌形腕足動物的小型海洋貝類外殼中生物礦化柱狀柱的進化。
今天發表在eLife評論預印本上的柱賦足動這項研究，被編輯們描述為基于確鑿證據對我們理解腕足動物柱狀殼的物外作用和進化的重要貢獻。
寒武紀，殼強大約5億年前的靈活一個地質時期，產生了地球歷史上最激烈的研究予腕生命進化爆發。在此期間，表明一些海洋物種發展出了生物礦化的夾層外殼結構。在生物礦化中，堆疊的圓度和生物控制的柱賦足動礦化產生有機-無機復合骨骼——在這種情況下是貝殼——這在這些早期物種的生存和適應中發揮了至關重要的作用。
其中一個物種是物外腕足動物，它們的殼強上下表面有硬殼(腹瓣和背瓣)。這使它們看起來像蛤蜊，盡管它們沒有血緣關系。寒武紀時期腕足動物出現并迅速擴散。一個被稱為舌形腕足動物的亞種，由于其輕質外殼具有強度和韌性的獨特組合而特別令人感興趣。
“這些品質被認為是由磷酸鈣和有機基質排列成柱狀單元的堆疊三明治所帶來的，這是早期舌形腕足動物所特有的，”主要作者張志良解釋說，他是中國科學院南京地質古生物研究所古生物學和地層學國家重點實驗室和澳大利亞悉尼麥考瑞大學的教授。
“盡管對活貝殼和化石貝殼進行了廣泛的研究，但大多數研究都集中在碳酸鹽殼動物上。因此，人們對舌形腕足動物如何進化出這些柱狀外殼的了解較少。”
為了深入了解生物礦化柱的進化和多樣性，張(Z.L. Zhang)及其同事研究了一些最早的舌形腕足動物家族的化石:原腕足動物科、舌腕足動物科和肢腕足動物科。化石樣品取自中國南部陜西南部和湖北西部的寒武紀2系水井沱組——該地區被廣泛認為是舌形腕足動物的起源和早期擴散中心之一。
Eoobolidae通常被認為是已知最古老的舌形腕足動物，因此研究小組從詳細檢查它們的外殼開始。他們發現微小的柱狀物一個接一個地堆疊在一起，形成了外殼的第二層，這是一種“堆疊三明治模型”這種夾層建筑通過用有機材料填充柱子之間的空間來增加外殼的韌性、靈活性和抗裂能力——類似于建筑中常用的柱子和鋼筋混凝土。
作者表示，這種高效而經濟的外殼結構可能是寒武紀大爆發期間舌狀腕足動物廣泛分布的原因。
發現早期Eoobolidae的柱狀體相對較小，其殼的次生層發育不良，僅由兩到三個夾層單元組成。這導致約30微米的殼厚度。在后來的Eoobolidae中，夾層單元的數量增加到10個，導致外殼厚度約為50微米，但柱狀物本身的大小保持不變。
與齒顎魚科相比，舌顎魚科具有更發達的殼結構。柱子更大，研究小組觀察到多達20個三明治單位。這導致殼厚度大約為70微米。這種較厚的外殼使得舌鰨科可以長到原鰨科的兩倍大。
在所有被研究的寒武紀舌狀動物中，尖吻魚似乎具有最復雜的殼結構。就高度和直徑而言，柱狀體的大小顯示出大約是原鰩科和舌鰩科的10倍。它們也有大約30個夾層單元，導致外殼厚得多，超過300微米。
在Eoobolidae和Lingulellotretidae中，研究小組注意到堆疊的柱狀物在它們的底部和腹部外殼周圍更加發達。這種發展使身體的一個稱為假間區的區域升高到殼層之上，為消化系統提供了更大的空間，同時也為舌鰨科的消化系統提供了一些保護。
在棘鯛科，這種發展甚至更加明顯，這可能增加了腹殼的高度和強度。在殼的生長過程中建立了一種新穎的體表——小而平的圓錐形。
這些發現有一些明顯的局限性。例如，根據eLife公共評論，舌形腕足動物外殼結構的早期記錄目前是不完整的。此外，腕足動物中磷酸鹽生物礦化的起源在動物進化中仍然是一個更大的謎。
作者表示，因此需要對保存更好的磷酸鹽外殼腕足動物化石以及更古老的祖先腕足動物(干細胞群)的外殼超微結構進行更多研究，以更好地了解這些動物的起源、進化和生物礦化功能。
“我們所看到的柱狀外殼結構的連續性描繪了一幅Eoobolida，Lingulellotretidae和Acrotretidae之間可能持續進化的畫面，”合著者，中國西安西北大學教授張總結道。
“具有堆疊夾層模型的柱狀外殼可能在舌形腕足動物的進化中發揮了重要作用。這可能解釋了寒武紀后半期磷酸鹽殼頂足類的繁盛，以及這一腕足類群體持續繁盛到大生物多樣化事件的原因。”