俄亥俄州立大学的科学家发现了一种生活在5亿多年前的新物种 - 一种古老的棘皮动物,它是现代群体的祖先,如海参,海胆,海星,脆弱的恒星和海百合。该化石表现出棘皮动物的一个关键的进化步骤,与海洋沉积物中发生的最重要的生态变化相似。
这项近三十年的发现最近发表在“地球科学通报”上,并提供了一个线索,了解生物是如何通过生物粘附到海洋沉积物颗粒(由粘性藻类结合在一起)实现进化的飞跃 -像殖民地一样,棘皮动物生活的原始方式 - 生活依附于坚硬的,有壳的表面,这就是他们现代的后代现在生活在海底的方式。
俄亥俄州立大学地球科学研究的共同作者洛伦巴布科克说:“它在关键时刻,不仅在生物体的进化中,而且在海洋生态系统的演化中都是如此。”“这代表了一种生物,它显然正在从旧式的海洋生态系统中实现飞跃,其中沉积物被蓝藻垫稳定,最终成为现有系统,沉积物表面更加流化。”
该生物是巴布科克及其研究人员命名为Totiglobus spencensis的一种edrioasteroid棘皮动物,生活在寒武纪时期 - 大约5.07亿年前。(据记载,地球大约有45亿年的历史。)1992年,一群化石猎人在爱达荷州东部的Spence Gulch页岩中发现了化石,并将其捐赠给了研究员Richard Robison。堪萨斯大学和巴布科克的博士生导师。巴布科克说,该国的这一部分富含寒武纪时期的化石。
多年来,化石一直困扰着巴布科克和罗宾逊。但几年前,当罗宾逊退休后,罗宾逊的化石收藏品传给了巴布科克,这个谜团得到了解决。
一旦巴布科克在他的实验室中获得了化石,他和一位来访的博士生荣钦雯去掉了岩石层,露出了一个小的锈色圆圈,里面有许多小板块和独特的臂状结构,叫做ambulcra。进一步的研究表明,这种动物将自身附着在一个神秘的,现已灭绝的动物的小圆锥形壳上,这种动物称为海鞘,使用基底盘 - 一种由许多小方解石板组成的短的漏斗状结构。
这一发现是一种科学诗歌 - 多年前,巴布科克和罗宾逊发现了这种动物似乎附着的贝壳类型,并命名为Haplophrentis reesei。
Babcock和Wen发现的edrioasteroid显然生活在细长三角形的海索外壳的上方,即使是海龙体还活着。他们认为突如其来的风暴将动物埋在一层厚厚的泥土中,将它们保存在原始生态条件下。
棘皮动物和海洋生物最初出现在寒武纪时期,这是地球历史上生命爆发的时期,世界变得比以往任何时候都更加生物多样性。最早的棘皮动物,包括最早的edrioasteroids,生活在坚持蓝藻垫 - 厚厚的藻类物质覆盖地球的水域。直到Totiglobus spencensis时代,棘皮动物还没有弄清楚如何附着在坚硬的表面上。
“在地球的所有历史中,寒武纪可能是动物和海洋生态系统演变中最重要的,因为这是一个更现代的生态系统风格开始占据的时代,”巴布科克说。“我们发现的这个物种的种类显示了从'垫贴'到更先进的附着到壳基质的条件的进化过渡,这成为后来物种的成功模型,包括今天生活的物种。”
在寒武纪时期的早期 - 大约5.38亿年前 - 棘皮动物可能生活在浅海中的藻类物质上,覆盖了地球的许多地区。Babcock说,藻类可能与每年夏天出现在包括伊利湖在内的某些湖泊中的蓝藻垫不同。但在某些时候,这些藻类物质成为其他生物的吸引人的食物,包括史前蜗牛。在寒武纪期间,随着蜗牛和其他食草动物的爆发,藻类样的蓝藻类垫子开始从浅海中消失,沉积物变得太物理不稳定,无法支撑动物 - 包括棘皮动物 - 依赖它们。
一旦他们的藻类家庭成为其他动物的食物,巴布科克说,棘皮动物要么必须找到新的居住或死亡的地方。
古生物学家知道这些生物已经以某种方式生存下来,但直到俄亥俄州研究人员的发现,他们还没有看到很多证据表明很久以前生活的棘皮动物已经从生活粘附到蓝藻覆盖的沉积物转变为生活附着坚硬的表面。
“这种进化选择 - 从垫子标签转移到硬壳基质 - 最终导致产生附加动物,如海百合,”巴布科克说。“这个新物种代表了古老的生活方式和成为这种松茸谱系的新生活方式之间的联系。”
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