多亏了新的化石,我们终于知道三叶虫是如何交配的

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一项新的研究发现,核叶虫可能看起来不像可爱的生物,但到了交配时间,这些现已灭绝的节肢动物中的一种——看起来像戴着达斯维德头盔的巨型游泳马铃薯虫——会聚在一起拥抱一下。

一位科学家在发现了一个非凡的锯齿鱼化石后发现了这一发现,锯齿鱼是一种生活在大约 5.08 亿年前寒武纪时期的三叶虫物种。研究人员说,这块保存完好的化石在其腹部底部有一对短附肢,很可能被用作扣子。一只雌性O. serratus可能将自己驻扎在海底,然后一只雄性会从上面骑上她,用扣子抓住她的身体——这种动作会让他处于最佳的交配位置。

“抓住雌性的重要性在于,当卵被释放时,雄性处于正确的位置,”该研究的首席研究员、哈佛大学生物和进化生物学博士生 Sarah Losso 告诉 Live Science。“因为这增加了他的精子使卵子受精的机会。这种行为会增加成功交配的可能性。”

有超过 20,000 种已知的三叶虫物种在地球上居住了大约 2.7 亿年,直到它们在大约 2.52 亿年前的二叠纪末期灭绝。在古生物学家在伯吉斯页岩(Burgess Shale)中发现它的化石残骸之后,研究人员已经知道这个物种O. serratus已经有一个多世纪了,该页岩是位于现在加拿大落基山脉的寒武纪海洋生物的化石热点。

洛索说,科学家们主要关注的是在 1900 年代初期发现的O. serratus标本,这意味着他们在很大程度上忽略了在 21 世纪之交发现的其他标本。然而,在着手一项检查这只野兽的大型项目时,洛索在皇家安大略博物馆发现了一块珍贵的化石。

“我必须查看每一个样本,所以我遇到了这个,然后说,‘这很奇怪。这根本不是这些附属物应该看起来的样子,’”她说。

三叶虫化石很少保存这些生物的腿;洛索说,通常情况下,只有坚硬的外壳会变成化石。事实上,在 20,000 个已知物种中,只有 38 个拥有附肢保存完好的化石,她说。因此,值得注意的是,这个特殊的标本在中段保留了较短的附肢对,她说。

“它已经是一种很酷的三叶虫,只是因为它有附属物,”她说。

她说,这种不寻常的腿比它前后的腿更窄更短。更重要的是,这些短附肢没有刺——这是三叶虫其他腿上的一个标志,可能帮助捕食者切碎食物。

那么,为什么三叶虫的中部会有一对又短又细又无脊椎的附肢呢?为了进行调查,Losso 和共同研究员、哈佛大学有机体和进化生物学助理教授 Javier Ortega-Hernández 将O. serratus的附肢与活节肢动物的附肢进行了比较,后者包括许多现代无脊椎动物,包括昆虫、蜘蛛和螃蟹。

洛索说,这项分析表明,O. serratus奇怪的附肢很可能是扣子。在交配过程中,雄性很可能会爬到雌性身上,头部与雌性的躯干对齐,“所以他更多地向后偏移,但在她身上,”洛索说。“在外骨骼的这个位置,有这些刺从尾巴上伸出来。雄性的附属物会与那些刺很好地对齐,所以扣子可以抓住这两对刺。”

换句话说,雄性可能会用它们的扣子“抓住她尾巴的刺,”拉索说。

Lasso 说,另一个保存完好的O. serratus标本“肯定没有扣子”。“我们认为这可能是[a]女性。” 换句话说,这个物种可能具有性别二态性,这意味着雄性和雌性具有不同的特征。

今天在鲎(Limulus polyphemus)中可以看到这种“梆子交配策略”,它们与三叶虫的亲缘关系非常远。

“在马蹄蟹中,它们实际上对此非常暴力;雄性会互相推开,”拉索说。“你可能会让多只雄性都抓住一只雌性。雄性最终会互相伤害,有时它们会扯掉附肢,因为当卵被释放时,它们都在争夺一个位置 [在雌性身上]。”

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她说, O. serratus可能在交配方面同样具有竞争力。但她告诫不要将这种行为外推到其他三叶虫物种,因为这些生物有各种各样的栖息地和体型。

“这是我们第一次看到 [a] 三叶虫附肢的真正显着专业化,”拉索说。“有趣的是,到寒武纪中期,节肢动物已经进化出复杂的交配行为。”

伦敦自然历史博物馆的节肢动物进化研究员格雷格·埃奇科姆在一封电子邮件中告诉 Live Science,这项研究提出了“一个令人信服的案例,即改良的腿……是真正的生物变异,而不是在受损后再生。” “如果标本是雄性,它们的形状是有意义的,并且这些专门的腿在交配过程中用来抓住雌性。”

早期的研究提供了一些证据,证明三叶虫像马蹄蟹一样繁殖,“因为早就知道相同物种的相同(成年)大小的三叶虫群,”Edgecombe 补充道。“他们的想法是,他们作为一个群体聚集在一起,蜕皮然后交配。现在,我们可以添加至少一些三叶虫雄性有扣子的细节。”

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