早寒武世节肢动物已有“母爱”

2017年11月30日   文章来源:科技日报   陆成宽

  携卵的朵氏小昆明虫化石

  “我们都知道节肢动物是产卵的,而且很多海生的或者水生的节肢动物,产完卵以后还不放心,把自己的卵带在附肢上,以确保它能够安全地发展成为一个完整的个体。这在现生的节肢动物里非常普遍,而这种现象我们在距今5.4亿年前寒武纪云南澄江生物群的节肢动物朵氏小昆明虫小小的身体上得到了证实。”11月23日,西北大学早期生命研究所刘建妮教授在2017年国家重点基础研究发展计划(973)项目验收会上说,研究团队确认了迄今最早的携卵行为。

  获得已知最古老的孵育行为的证据

  据了解,朵氏小昆明虫隶属于高肌虫目昆明虫科昆明虫属,它的身体一般只有4—5毫米长,体表具有两个小小的坚硬的外壳以抵御外敌。但是由于个体过小,还是难免被捕食的命运,研究人员经常在粪便化石中发现大量它们的残骸和踪迹,很显然它们是掠食者饕餮盛宴的主菜之一。

  古生物学家已经获知,在寒武纪,生物之间的生存竞争已经开始变得非常激烈和残酷,“弱肉强食”时有发生,并且已经变得天经地义,自然选择这一法则在那时已经起到了关键性的作用。海底世界开始变得非常诡异和异常复杂,危险无处不在。那么,那些处在生态链底层,扮演着被捕食者角色的小型海洋动物,面对激烈的生存竞争,它们是如何巧妙应对和采取策略的呢?

  为了在激烈的生存竞争中不被淘汰,朵氏小昆明虫除了大量产生子代以外,还发展出另一种更高级的繁殖策略,那就是通过亲代的孵育和保护,最大限度地提高子代成活率,培养和提高其适应力和生存力,即育婴行为。

  项目组成员段艳红博士等发现有些朵氏小昆明虫的第6—8对附肢上竟然携带着不同数量的动物卵,其中个别昆明虫卵的数量可高达50—80枚,这可以解释为体外携卵行为,不同于常见的将卵直接排入水中的受精方式。因此,研究人员推测携卵行为应当和孵育行为有关。“就是这样一个小动物,也在尽自己的最大努力来保护自己的后代能够存活下去,在它的附肢上最多携带80枚卵,这种现象为育婴行为的起源提供了化石证据。”刘建妮说。

  研究成果显示,寒武纪这种节肢动物的孵育行为在现代小型节肢动物中经常可以见到。寒武纪以及以后的节肢动物孵育行为的发现证实了寒武纪早期海洋生态系统已经趋于复杂。

  育婴行为客观上解释了母爱的起源

  据了解,古生物学家对古生代动物如何繁衍后代知之甚少,该发现是一种在化石记录中非常罕见的孵卵现象。同时,因为现代节肢动物的携卵行为都仅仅局限于雌性个体,因此携卵的高肌虫也应当是雌性个体,这些发现将有助于从形态上判别无卵的高肌虫的性别。

  朵氏小昆明虫的繁殖策略和个体发育可能是动物适应外界环境的一种对策,这可能是对滇东海盆泥质基底的一种适应,有利于提高其受精概率:朵氏小昆明虫产下大量卵,并且有携卵行为和孵育繁殖策略,可提高其后代在不稳定的寒武纪海洋环境及滇东海盆泥质基底中的生存机会。

  这项研究成果表明,节肢动物在寒武系第三阶因为生存压力已经演化出非常复杂的行为,这项研究显示节肢动物的起源时间要远远早于寒武纪第三期。研究成果发表后,触发了古生物学家在软躯体化石库中寻找孵育行为证据的热潮,英国、美国以及加拿大的古生物学家随后在中寒武世和晚奥陶世相继发现节肢动物孵育行为,而我们的发现目前属于已知最古老的孵育行为的证据。

  在刘建妮看来,发现朵氏小昆明虫携卵行为的意义众多。“该研究成果不仅具有科学意义,还具有重要的社会意义:寒武纪以及以后的节肢动物孵育行为的发现从自然科学的角度阐释了亲代孵育子代的自然行为,从而进一步从客观的角度解释了母爱的起源。”刘建妮说道。

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