西北大學(xué)舌形貝殼體大數(shù)據(jù)揭示“活化石”演化動力

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 李琛 記者 馮麗）記者從西北大學(xué)了解到，近日，該校地質(zhì)學(xué)系教授張志飛指導(dǎo)的博士研究生梁悅通過對5.2億年以來的舌形貝腕足動物殼體進(jìn)行大數(shù)據(jù)整理分析和殼體形態(tài)解剖研究，得出舌形貝類穴居型生活方式早在奧陶時期就已建立，其殼體形態(tài)和生活方式（包括固著、群居、穴居等）多樣性達(dá)到高峰。隨后，穴居型和群居型生活類型在奧陶紀(jì)末和二疊紀(jì)末的生物大滅絕事件中被隨機(jī)性地保留下來。相關(guān)研究成果于2023年3月9日在線發(fā)表在Cell出版集團(tuán)的綜合期刊《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）上。

腕足動物舌形貝被達(dá)爾文定義為“活化石”。它自寒武紀(jì)早期出現(xiàn)，歷經(jīng)了地球動物出現(xiàn)以來所有的磨難和自然災(zāi)害，尤其是經(jīng)受了地球最嚴(yán)重的“五次生物大絕滅”事件而繁衍至今。

5.2億年以來，舌形貝一直生活在泥質(zhì)海底，其殼體3—5厘米，最大不超過十幾厘米，占有的生態(tài)空間十分有限，因此也被稱作“草根”動物。在長期的演化過程中，它們通過多變的殼體形態(tài)，不斷探索、改變和硬化著海洋底質(zhì)表面，并在奧陶紀(jì)時期屬種多樣性和殼體形態(tài)多樣性達(dá)到空前繁盛，演化出了包括穴居的生活類型和葡萄串狀群體生活等多種殼體類型。就是這種“多樣性”積累，腕足動物舌形貝類在面對顯生宙的五次大絕滅中，尤其是顯生宙生物滅絕率最高的奧陶紀(jì)和二疊紀(jì)兩次大絕滅事件中，有了“足夠的可能”，致使穴居的生活類型作為一種自然選擇得以生存。

為了更好地探究舌形貝腕足動物在整個顯生宙的演化歷程，該研究以紀(jì)為時間單位，通過貝體形態(tài)空間分析發(fā)現(xiàn)，5次大滅絕事件中的奧陶紀(jì)末期和二疊紀(jì)末期生物大滅絕事件對其殼體形態(tài)多樣性的影響最大。寒武紀(jì)大爆發(fā)期間腕足動物已經(jīng)出現(xiàn)了多種殼體形態(tài)，經(jīng)過奧陶紀(jì)生物大輻射事件，其多樣性進(jìn)一步增加，并達(dá)到峰值。然而，隨后的奧陶紀(jì)大滅絕事件使得其殼體形態(tài)多樣性發(fā)生明顯的縮減。古生代末期的二疊紀(jì)大滅絕事件使得舌形貝殼體形態(tài)多樣性進(jìn)一步減少，僅留下殼體形態(tài)兩側(cè)平直，營內(nèi)棲生活的舌形貝類，以及殼體渾圓、葡萄串狀群體固著生活的平圓貝類。這一演化歷程符合著名進(jìn)化古生物學(xué)家斯蒂芬·古爾德（Steven Gould）提出的隨機(jī)演化理論，即不可推測的特殊性事件。同時根據(jù)開展的支序分析、形態(tài)空間測量和譜系分析等多學(xué)科交叉研究，各項結(jié)果都支持了奧陶紀(jì)后隨機(jī)演化是主導(dǎo)現(xiàn)代舌形貝演化的外在動力。因此，腕足動物舌形貝在寒武紀(jì)大爆發(fā)出現(xiàn)后，經(jīng)過自然選擇的演化，殼體多樣性得到空前發(fā)展。但在顯生宙之后的兩次或多次大絕滅事件中，殼體兩側(cè)平直的穴居類群得到了強(qiáng)有力的隨機(jī)遴選，導(dǎo)致自然選擇在奧陶紀(jì)之后舌形貝漫長的形態(tài)和生態(tài)演化中很少或者無法發(fā)揮作用。