西北大學舌形貝殼體大數(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）記者從西北大學了解到，近日，該校地質(zhì)學系教授張志飛指導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）多樣性達到高峰。隨后，穴居型和群居型生活類型在奧陶紀末和二疊紀末的生物大滅絕事件中被隨機性地保留下來。相關(guān)研究成果于2023年3月9日在線發(fā)表在Cell出版集團的綜合期刊《當代生物學》（Current Biology）上。

腕足動物舌形貝被達爾文定義為“活化石”。它自寒武紀早期出現(xiàn)，歷經(jīng)了地球動物出現(xiàn)以來所有的磨難和自然災害，尤其是經(jīng)受了地球最嚴重的“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，并在奧陶紀時期屬種多樣性和殼體形態(tài)多樣性達到空前繁盛，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和二疊紀兩次大絕滅事件中，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末期和二疊紀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)過奧陶紀生物大輻射事件，其多樣性進一步增加，并達到峰值。然而，隨后的奧陶紀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大滅絕事件使得舌形貝殼體形態(tài)多樣性進一步減少，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化古生物學家斯蒂芬·古爾德（Steven Gould）提出的隨機演化理論，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科交叉研究，各項結(jié)果都支持了奧陶紀后隨機演化是主導現(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有力的隨機遴選，導致自然選擇在奧陶紀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。