【中國學者論證最早生命演化權衡現象】在漫長的生命演化歷程中,每一個生物所能獲取的資源(能量、時間、空間等)是有限的。為了能達到個體生存、繁殖乃至精神層面的最佳狀態,生物要充分利用有限的資源,優化配置到身體的各種性狀。這種近緣物種之間出現的表型此消彼長的可塑性演化現象被稱作「演化權衡」。權衡是現代生物學家研究的重要課題,但是因為缺少化石記錄,使得人們對其在早期生命演化中的所起到的作用和影響知之甚少。

(圖:寒武紀兩種瓦普塔蝦在孵育繁殖策略上表現出演化權衡。歐強 設計/王曉東 繪製)

中國科學家歐強、韓健和舒德乾等人通過對寒武紀節肢動物孵育行為的研究,論證了已知最早的演化權衡現象,並提出在早期節肢動物走向輻射演化並大量繁殖的過程中,「權衡」機制可能曾經扮演了非常重要的角色。

這支來自中國地質大學(北京)、西北大學、雲南大學、玉溪師範學院等高校的聯合科研團隊對我國澄江生物群及加拿大布爾吉斯頁岩生物群的1000多枚寒武紀瓦普塔蝦類節肢動物化石標本進行了研究,團隊發表在4月29日出版的《科學·進展》上的研究成果,將演化權衡追溯到了距今5.2億年前的寒武紀時期。

瓦普塔蝦科是節肢動物一個已絕滅的原始類群,與現代海洋甲殼動物親緣關係很近。它們的化石在中國寒武紀早期的澄江生物群以及加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁岩生物群都有記錄。

歐強、韓健、舒德乾等研究人員基於澄江生物群中隸屬瓦普塔蝦科的「卵形川滇蟲」共計1020枚化石標本的觀察,發現其中4枚保存了精美的受精卵,部分卵還保存有胚胎的證據。這些卵被母體攜帶在左右雙瓣殼內表面,在它們孵化過程中提供物理性保護並保障營養物質及氧氣供應,使後代獲得最大的成活率。

歐強介紹說,幾年前曾經有國外研究者報道了布爾吉斯頁岩中「菲爾德瓦普塔蝦」攜卵現象,論證了在距今5.08億年前,瓦普塔蝦就有類似現代甲殼動物的孵育行為。歐強等人發現,卵形川滇蟲攜帶的卵數量普遍多,最多者總數可達100顆以上,但直徑普遍小(均為0.5毫米左右);而菲爾德瓦普塔蝦攜帶的卵普遍都少,最多者僅為25顆卵,但直徑都很大(普遍大於2毫米)。這些孵育性狀的鮮明對比,揭露了這兩種近緣節肢動物的繁殖策略發生了明顯改變,反映了它們在自然選擇作用下對寒武紀不同生態環境的適應性演化。

「從演化的角度來看,它們在後代的數量—質量之間進行了『權衡』。」歐強笑著說。研究表明,在寒武紀早期,生物還是追求「多子多福」;而到了寒武紀中期,「優生優育」顯然更受到青睞。http://t.cn/A6Ab3sM7

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