我科学家发现地球上最古老的寄生关系

作者:陈杰来源:科普时报发布时间:2020-10-23

日前,西北大学地质学系张志飞教授带领科研团队研究发现,古代腕足动物被一种生物寄生,后者或能将腕足动物的食物转为自食。这一成果标志着迄今化石记录中最古老的寄生关系正式被发现。

张志飞教授课题组复原的古代贝壳图

腕足动物是小型有壳的海洋动物,形似双壳类,现存约450种,但是化石记录显示存在逾12000种。远古腕足动物化石十分丰富,在整个显生宙(5.4亿年前-至今)都有分布,在古生态学、古地理学和生物宏演化研究中发挥着重要作用。

西北大学地质系早期生命研究所研究团队张志飞课题组联合瑞典和澳大利亚学者,对10年前开始在滇东地区乌龙箐组大量采集的舌形贝型腕足动物进行了深入研究,发现这些腕足动物为一新圆货贝新种,并将其命名为乌龙箐新圆货贝。

张志飞教授及其科研团队认为,这些成层的腕足动物代表着5.15亿年前原位生活的腕足动物群落,它们壳体周围保存头发状的刚毛,壳体后端长有绳索状的肉茎,用以将这些壳体锚定在海底。“经X射线微区荧光分析发现,这些腕足动物的壳体内部还保存完整的纤毛环取食结构和血管(脉管)系统。从功能形态分析表明,这些腕足动物在生活过程中,通过螺旋形纤毛环的作用和击打,让水流从壳体两侧向壳体内部流入,形成层状的水流,从而进行呼吸和取食。”

“更有意义的发现是,许多乌龙箐新圆货贝的壳体上,长满了白色管状生物,它们沿着壳体边缘向外辐射状排列,这些管状生物沿着壳体边缘向外辐射状排列,主要集中在壳体两侧400-700的位置,与壳体内部纤毛环的分布和血管(脉管)的分布极其一致,管子前端可能长有触手,可以窃食腕足动物滤食过程中经由刚毛流入壳体的生殖细胞等不同的有机食物。”张志飞教授表示,经过进一步研究发现,这些白色管状包壳生物寄生在腕足动物壳体表面,并对宿主生长造成极大的负荷和负面影响。相对未感染的腕足动物个体,被固着腕足动物的生物量减少至少26%,因此这些包壳生活的虫管与其附着的腕足动物存在明显的寄生关系,属于偷窃寄生类型,代表了地球上最原始的寄生关系。

该科研团队透露,这种管虫只附着在乌龙箐新圆货贝一种腕足动物壳体上生活,对其他同期腕足动物和其他生物,如三叶虫不发生感染,因此属于专性寄生虫。

在地球46亿年的历史中,距今5.2亿年左右的寒武纪属于生命大爆发的时期,地球生物在这个阶段开始诞生并演化。张志飞教授认为,大量出现的腕足动物和寄生生物化石,表明在5.4亿年前的寒武纪大爆发后不久,动物便需要与寄生虫作斗争。在陆地浅海时期,腕足动物在海洋底质的改造和硬化方面发挥了“铺路石”的作用,让其他海底生物的繁衍生息成为可能。这种密集的壳体群落的发现表明,腕足动物门在传统早寒武世之前已经超越三叶虫成为古生代壳体数量的主要贡献者和领跑者,也成为早古生代海洋底质演化发展、扩展的主要生物动力,成为地球上最早的动物宏观生态工程。

“我们的系列研究将包壳生物追溯到寒武纪早期,向前推进了至少3000万年,并且首次在大量化石统计的基础上论证了地球上最早的专性寄生关系,提出了包壳偷窃寄生是地球上最早出现的寄生关系,开启了寒武纪化石寄生虫学的研究,表明了对抗性生物关系在地球动物生态系统演化中发挥着重要作用。”张志飞教授表示,这一系列研究将腕足动物支撑的早古生代海洋底栖动物群落结构前推到寒武纪早期,对理解地球动物生态系统的演化和过程有重要意义。

该成果发表在《自然-通讯》期刊上。作为西北大学早期生命研究团队在寒武纪生态系统研究上取得的重要进展,该系列成果日前由包括《自然》及《自然-生态与进化》等国际综合期刊在内的多家国内外媒体进行了重点推介和关注。


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