m.quanpro.cn
首頁 > >
西大古生物學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)：4.7億年，深?！皫Т堂倒濉睂W(xué)會“化繁為簡”
媒體：中國科學(xué)報 作者：蒲雅杰 陳歡歡
專業(yè)號：孫瑩
2025-04-18
近日，西北大學(xué)師生與多個國際研究機構(gòu)專家合作
在漢中寧強發(fā)現(xiàn)中奧陶世黑珊瑚化石
揭示黑珊瑚的深時起源與演化之謎
4月17日的《中國科學(xué)報》三版頭條刊發(fā)長篇報道
在4.67億年前的海底，一群長著六只觸手的珊瑚蟲正忙著“蓋房子”，它們通過分泌的幾丁質(zhì)軸骨連接，形成了茂密的黑色網(wǎng)格狀珊瑚。而今天的黑珊瑚卻形似“柳條”，枝條纖細而柔韌。
幾億年間，為什么會有這樣的變化？黑珊瑚是如何演變發(fā)展的？對此，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系早期生命研究團隊聯(lián)合中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所及多個國際研究團隊回答了這一演化之謎。
“我們的研究不僅確立了兩種新型黑珊瑚化石，填補了黑珊瑚演化史上的關(guān)鍵空白，還揭示其骨骼結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了一場‘化繁為簡’的適應(yīng)性演變?！?/strong>論文通訊作者、西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系研究員韓健說。
近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《通訊生物學(xué)》。（點擊可查看原文）
奧陶紀縱棘硬黑珊瑚化石及其譜系演化
深?！皫Т堂倒濉敝i
現(xiàn)代黑珊瑚共有8科301種，75%生活在深海。不同于常見的珊瑚，黑珊瑚是一種分枝狀的群體型六射珊瑚，即組成它的珊瑚蟲通常擁有六只觸手。
黑珊瑚非常漂亮，每個珊瑚個體枝干錯綜復(fù)雜，如同帶刺的深?！昂诿倒濉?。而這些“刺”位于“軸骨”，這是珊瑚蟲分泌的一種用于連接的黑色幾丁質(zhì)中軸骨骼，上面布滿了許多縱向排列的骨刺。
黑珊瑚軸骨具有極強的抗腐蝕能力，理應(yīng)更易保存為化石。然而，人們在地質(zhì)記錄中發(fā)現(xiàn)的黑珊瑚化石卻極其稀少，因此它的演化歷程長期成謎。
早在2011年，中國及波蘭科學(xué)家便聯(lián)手在距今約4.7億年的湖北奧陶紀地層中發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時全球唯一的黑珊瑚化石。該化石包括“匍根中華黑珊瑚”和“輻根硬黑珊瑚”兩屬兩種。
然而，由于二者表面特征與現(xiàn)代黑珊瑚差異顯著，因此學(xué)界對其分類還存在質(zhì)疑。
“化解爭議的關(guān)鍵，在于能否找到這兩種化石與現(xiàn)代種的過渡類型?！?/strong>韓健告訴《中國科學(xué)報》，其團隊近期在距今約4.67億年的陜南寧強中奧陶世地層中發(fā)現(xiàn)了256枚短棒狀微體黑珊瑚化石，它們正好位于早奧陶世黑珊瑚化石與現(xiàn)代黑珊瑚之間的過渡環(huán)節(jié)。
參與該研究的波蘭合作者Andrzej Baliński回憶說，2011年的那次發(fā)現(xiàn)是意外驚喜，畢竟當(dāng)時黑珊瑚在化石記錄中是一片空白。“從那時起，我們一直在思考這些珊瑚在漫長歲月中經(jīng)歷了怎樣的演化歷程，如今在陜西發(fā)現(xiàn)的新化石，終于解開了我們10多年前的困惑?！?/strong>
“化繁為簡”是生存之道
通過高分辨率顯微CT技術(shù)，研究人員完整重建了256枚黑珊瑚化石的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確認它們分屬于兩種新型黑珊瑚化石——縱脊硬黑珊瑚和硬黑珊瑚未定種。
論文第一作者、西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系博士生郝文靜介紹，縱脊硬黑珊瑚的軸骨表面飾有多邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，脊呈多方向展布，但整體上具有平行縱軸呈縱向延伸的趨勢；而硬黑珊瑚未定種絕大多數(shù)脊的方向平行于長軸方向，但仍有部分斜交。
“這兩種新發(fā)現(xiàn)的黑珊瑚類型與湖北早奧陶世發(fā)現(xiàn)的輻根硬黑珊瑚均具有網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，因此可被歸入一個新科——硬黑珊瑚科?！焙挛撵o說。
從4.7億年前的輻根硬黑珊瑚，到4.67億年前的縱脊硬黑珊瑚和硬黑珊瑚未定種，再到如今的黑珊瑚，這是一條怎樣的演化之路？
團隊在掌握已有化石證據(jù)的基礎(chǔ)上，通過國際合作，取得了美國史密森尼國家自然歷史博物館、德國巴伐利亞州立動物學(xué)博物館此前共享的黑珊瑚模式標本信息，并開展進一步的對比研究。
研究結(jié)果顯示，從早奧陶世至現(xiàn)代，這類生物骨骼結(jié)構(gòu)發(fā)生了“化繁為簡”的變化——一開始呈現(xiàn)密密麻麻的“網(wǎng)格狀”，再到網(wǎng)格開始縱向“拉伸”，最后變成如今幾乎只剩規(guī)則縱向排列的“樹枝狀”。
對此，郝文靜解釋說，越古老的地層，黑珊瑚與骨刺相連的橫脊數(shù)量越少，伴隨脊的高度降低、骨刺與脊的延伸方向逐步趨于縱向排列，最終使得復(fù)雜網(wǎng)格結(jié)構(gòu)消失。
“網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可能有利于珊瑚蟲的生長、營養(yǎng)共享以及抵抗水流和捕食者，但當(dāng)時海洋環(huán)境中的激烈生態(tài)競爭促使黑珊瑚向上生長。”韓健表示，揭示這種簡化趨勢也為刺胞動物演化及深海生物適應(yīng)性機制研究提供了證據(jù)。
繼續(xù)尋找趨同演化機制
在研究中，韓健還提出了一個創(chuàng)新性的觀點，認為硬黑珊瑚的多邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或許與現(xiàn)代六射珊瑚硬珊瑚中的珊瑚杯類似，后者是一種單個珊瑚蟲底部和側(cè)部分泌的鈣質(zhì)底座。
“珊瑚杯的融合過程與奧陶紀黑珊瑚網(wǎng)格的簡化模式高度相似，也許暗示兩類珊瑚遵循著趨同演化機制。”他說，這會是他們持續(xù)關(guān)注的方向。
現(xiàn)有研究表明，海洋中的直立分枝狀群體刺胞動物，如水螅和八射珊瑚等，均起源于匍匐狀或毯狀的群體，而匍匐狀群體則由獨立生活的單體通過無性繁殖演化而來。
基于這一演化模式和六射珊瑚的譜系，研究人員推測，黑珊瑚可能經(jīng)歷了從單體到群體、從毯狀群體到直立群體的不同演化階段，但具體過程仍需更多化石證據(jù)支持。
“黑珊瑚大部分棲息在深海中，人們對它所知甚少，針對黑珊瑚化石的系統(tǒng)性研究近幾年才逐步展開?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所副研究員宋希坤告訴《中國科學(xué)報》，未來，他們將繼續(xù)尋找最早的黑珊瑚化石、在深淵海底尋找最深的現(xiàn)生黑珊瑚極限分布，以解開黑珊瑚研究領(lǐng)域更具挑戰(zhàn)性的新謎題。
閱讀
114
| 版權(quán)聲明： 1.依據(jù)《服務(wù)條款》，本網(wǎng)頁發(fā)布的原創(chuàng)作品，版權(quán)歸發(fā)布者（即注冊用戶）所有；本網(wǎng)頁發(fā)布的轉(zhuǎn)載作品，由發(fā)布者按照互聯(lián)網(wǎng)精神進行分享，遵守相關(guān)法律法規(guī)，無商業(yè)獲利行為，無版權(quán)糾紛。 2.本網(wǎng)頁是第三方信息存儲空間，阿酷公司是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，服務(wù)對象為注冊用戶。該項服務(wù)免費，阿酷公司不向注冊用戶收取任何費用。 名稱：阿酷（北京）科技發(fā)展有限公司 聯(lián)系人：李女士，QQ468780427 網(wǎng)絡(luò)地址：www.arkoo.com 3.本網(wǎng)頁參與各方的所有行為，完全遵守《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護條例》。如有侵權(quán)行為，請權(quán)利人通知阿酷公司，阿酷公司將根據(jù)本條例第二十二條規(guī)定刪除侵權(quán)作品。 |