古生物學家透過化石研究,確立古代軟舌螺動物在演化上的地位

作者 | 發布日期 2017 年 01 月 22 日 0:00 | 分類 生物科技 , 科技教育 follow us in feedly

古生物學家終於找到 5 億年前一種生存在海底的奇特動物──軟舌螺動物(Hyolitha)在演化樹的位置,解決了古生物學百年來的謎團。



軟舌螺動物是一種小型海生動物,幾乎在世界各地都能夠發現其蹤跡,大多是以牠們外殼的化石被發現。根據化石紀錄來看,牠們大約在 5 億 4 千萬年前的寒武紀時期出現,之後在地球上生存至 2 億 8 千萬年前的古生代。

早在 175 年前人類就發現了這種動物的化石,但自從軟舌螺動物一開始被發現並描述之後,在過去的 175 年當中,由於各種原因,科學家一直無法以科學的方式分類確定軟舌螺動物在演化樹上的正確位置。

原因之一是因為牠們的外型構造太特別,使牠們在生物分類學上的地位及與其他分類的關係都尚未確定。有些人認為牠們屬於軟體動物門(molluscs),也就是和常見的軟體動物如烏賊、蛤蜊、蝸牛等屬於近親,但也有人認為牠們應該是獨立的一門。而最新的研究結果指出,軟舌螺動物其實應該獨立為一門,而且和包含腕足動物門的觸手冠動物(Lophophorata)較相近,也終於確立了這些早在幾億年前就滅絕的生物們在演化上的位置。這項研究結果發表於知名科學期刊《Nature》。

軟舌螺動物的外型十分特別,有著像冰淇淋甜筒的圓錐型外殼與口蓋,有些還會有一對向外延伸被稱為「海倫體」(helens)的附肢(spines)。牠們以觸手進食,以附肢移動,這樣奇特的外型特徵組合讓科學家長期為牠們的歸類傷透腦筋。

觸手冠成為分類依據

由於在化石中鮮有軟組織能夠保存且可供分析,這也使得軟舌螺動物先前無法歸類。通常一開始古生物學家會最先在化石中找到生物體內較堅硬的部位,像是牙齒、骨頭或貝殼等,而軟組織的部分則因為不易形成化石所以很少發現。要解決軟舌螺動物長久以來的分類問題,關鍵在於化石中找到軟組織。

來自加拿大多倫多大學的 Joseph Moysiuk 帶領研究團隊找到,並分析超過 1,500 種從加拿大及美國石頭間挖掘出的樣本,並針對其中一種軟舌螺 Haplophrentis 進行研究,因而發現了軟舌螺動物門的重要特徵。

他們在加拿大伯吉斯頁岩(Burgess Shale)找到帶有軟組織的化石,經過分析內部保存的軟組織之後,發現牠們擁有短觸手圍繞在身體中央的口器外圍生長,捲在兩個圓錐外殼與口蓋之間。這樣的發現顯示這種古老的生物擁有被稱為觸手冠(lophophore)的進食器官,研究人員認為牠們會利用被稱為海倫體這種彎曲附肢支撐身體,並且以觸手冠濾食懸浮在環境中的物質。由於研究團隊發現軟舌螺的口器外圍具有觸手,這些軟組織存在的證據就成了解開困擾科學家已久的分類問題的重要依據。

Joseph Moysiuk 表示,目前已知還存在的只有腕足動物門有類似的進食構造,這些研究結果也顯示目前還存在的動物中與已經絕種的軟舌螺動物最相近的應該是腕足動物門,而非軟體動物門。

參與這項研究的古生物學者 Martin Smith 認為,這些研究成果是具有代表性的里程碑,解開了古生物學界中來由已久的重大議題,並且改變了往後科學家檢視化石紀錄的方式。

同樣參與這項化石研究,來自英國杜倫大學的 Martin Smith 博士表示,將軟舌螺動物放上正確的位置,並了解牠們的生存方式,讓科學家能夠更確切描繪古代海洋的生物系統。

這項研究成果在另一方面也對地球生物演化史研究有著重要意義。軟舌螺動物最初發源的寒武紀時期正值生命大爆發時期,在相對短的時間內,許多主要的動物「門」大量出現並且快速的發散進化。Joseph Moysiuk 表示,若是能夠將這些生物放上演化樹,就能夠解開長久以來的古生物之謎,知道這些生物的真正身分及位置。一旦找到一些非常古老的動物物種化石,就可能讓我們得以解開演化這類動物的演化歷史,並且確定它們在演化上的地位。除此之外,也能讓科學家對於古代的生物大滅絕事件,像是距今約 2 億 5 千萬年前古生代時,造成包含軟舌螺動物在內的大量陸生及海生動物滅絕的二疊紀─三疊紀滅絕事件(Permian-Triassic extinction event)能有更深一層的了解。

(首圖來源:ROYAL ONTARIO MUSEUM) 

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