5亿年前的“矛与盾”,生物之间的博弈,或是生命大爆发的动力

5亿年前的“矛与盾”,生物之间的博弈,或是生命大爆发的动力
2025年01月12日 21:46 我是姿势分子

5 亿多年前,神秘的捕食者在有壳动物的防御外壳上钻孔。其中一些有洞的外壳变成了化石,现在向我们讲述了捕食者和猎物之间已知最早的战斗故事,这场战斗影响了两个物种的进化。

对这些化石进行研究的科学家们,将研究成果发表在了最新一期的《当代生物学》杂志上。

“美国自然历史博物馆古生物学家拉塞尔-比克内尔解释说:"这一极其重要的进化记录首次证明,捕食在早期动物生态系统的扩散过程中发挥了关键作用。

这些贝壳化石属于一种早期灯壳亲缘动物 Lapworthella fasciculata,发现于现在的南澳大利亚弗林德斯山脉。它们在地球上最早的生物多样性大爆发--寒武纪大爆发--中生活和死亡。

长期以来,研究人员一直对如此迅速的生命多样化是如何发生的感到着迷。众所周知,推动进化的一个机制是捕食者和猎物之间的争斗,这种争斗往往演变成一种 “军备竞赛”。

例如,真菌创造出对抗细菌的抗生素,然后迫使细菌形成抗药性,或者大棕蝠(Eptesicus fuscus)通过回声定位来探测虎蛾(Bertholdia trigona),经过几代人的努力,虎蛾又发展出通过回声定位来迷惑蝙蝠的方法。

“比克内尔说:"捕食者与被捕食者之间的相互作用经常被吹捧为寒武纪生物大爆发的主要驱动力,尤其是在生物矿化生物的多样性和丰度迅速增加的时期。“然而,很少有经验证据表明猎物会直接对捕食做出反应,反之亦然。

L.fasciculata的外壳就提供了这样一个例子,说明古代相互作用的物种在进化过程中相互影响。

研究人员解释说,穿孔的位置以及它们出现在所有受检贝壳以及邻近物种贝壳的相同位置,表明它们是捕食行为的结果。

L.fasciculata的贝壳大小从一粒沙子到一粒向日葵种子不等,研究人员能够找到其中200多个带有捕食者穿孔痕迹的贝壳。

比克内尔和研究小组根据这些贝壳的生物年龄对其进行了测绘,结果发现,贝壳在被打孔后会变厚,从而减少了有孔贝壳的出现频率。

但随着时间的推移,捕食性蠕虫或软体动物明显加强了其穿刺武器,导致穿孔的 L. fasciculata 贝壳达到了近 4% 的峰值。贝壳厚度再次增加,穿孔贝壳的数量回落到大约百分之二。

这种猎物增强防御、捕食者增强武器的循环似乎说明了一场进化军备竞赛--距今已有5.17亿年,是目前已知最早的例子。

比克内尔说,它还 “显示了在寒武纪大爆发事件中出现这种表型改变的速度之快”。

这种强大的选择压力加上分离会导致新物种的产生。

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