无法逃跑,那就保护好自己!生物学家查明了是什么帮助苔藓虫在地球上生存五亿年
圣彼得堡国立大学无脊椎动物学教研室教授安德烈·奥斯特洛夫斯基和维也纳大学的同事一起查明了是何种进化成果帮助苔藓虫在地球上生存了将近4.9亿年,比许多别的动物群体生存的时间更长。这些水生无脊椎动物群体的秘密包括胚胎的“孵化器”,与细菌的紧密关系,“活动的”菌落和保护性的“集群组织”。
研究成果刊登在Biological Reviews杂志上
进化生物学的重要课题之一是生命进化中“长寿”的原因和生物群分类学多样性的原因。为什么有些在我们的星球上生存了相当长的时间的生物灭绝了?而另一些,甚至很古老的生物,现在还和我们生活在一起?如果这种“长寿”是一种衡量生物体进化成功与否的量度,那么究竟是什么让它们成功呢?为了找到这个问题的答案,圣彼得堡国立大学和维也纳大学的研究人员,安德烈·奥斯特洛夫斯基教授、他的学生托马斯·施瓦哈博士以及安德烈亚斯·万宁格尔教授对苔藓虫(苔藓类)——一种在奥陶纪早期(4.9亿年前)甚至更早的时候出现在海洋中的神奇水生生物进行了研究。
苔藓虫外观上类似于微小的珊瑚,但它们完全是两种非同源的生物,这种滤食生物在经历了三个被称为进化辐射的繁盛期存活下来,在这期间它们的多样性迅速增加。现已记载超过24000个这种动物的化石和6000多种它们的现代的种类。苔藓虫掌握了整个深度范围和所有可能的水底基质类型——移动的和固定的,坚硬的和柔软的,有机的和无机的之后,移向淡水,并在淡水中成为成功群落的典范,在古代和现代的水底生物群落中,其多样性和丰富性仅次于海绵(多孔类)和腔肠动物(蛇床子科)。有趣的是,这三种群居无脊椎动物一起形成了大量的掩体,为许多其他水生动物提供了食物,起到了和陆地生态系统中植物一样的作用。
“苔藓动物类的进化遵循的标语是:无法逃跑,那就保护好自己!”——圣彼得堡国立大学无脊椎动物学教研室教授安德烈·奥斯特罗夫斯基说道:“我只提一些它们进化中的创新:两至三次获得了外骨骼,包括从无脊椎动物原始祖先那里获得被称为复合型“正面”的保护壳,在育雏室里以孵化胚胎的形式对后代进行多重照顾,以及与微生物的保护性共生—它们有毒的代谢物有助于苔藓虫幼虫的生存,使其在受到幼鱼攻击时不被吞噬。”
此外,这些优势还包括不同形式的保护性集群动物的出现,在菌落帮助下清理表面的沉淀,甚至可防御小型捕食者。一些无脊椎苔藓虫离开水底进入土壤中或者进入软体动物的壳中,它们已经学会了蛀蚀。同样还获得了不同形式的繁殖策略,包括从长时间生存的喂养幼虫到短期存活的不喂养幼虫的反复过渡。不得不提的还有胎盘的反复形成,以及各种无性繁殖的再生方法的出现,包括一种罕见的、一个受精卵分裂出多个胚胎的多胚现象。
这项研究得到了圣彼得堡国立大学、俄罗斯科学基金会( 16‐04‐00243‐a号资金)、俄罗斯联邦财产基金会(18‐14‐00086号资金)和奥地利科学基金(№ P22696‐B17, № P27933‐B29, № P32088‐B项目)的支持。
值得强调的是,在漫长的进化过程中苔藓虫“发明了”大量形式不同的菌落,而且,类似的多样性没有出现在任何其他种类的动物集群里。而且,苔藓虫的进化“实验”伴随着自身结构造成的可以“行走”或者可以沿着底部移动的活动菌落的出现。
“我列举的苔藓虫在进化过程中的种种收获仅仅是它们创新的一部分。所有这些使它们有机会在一系列全球性自然灾害中存活下来,有效地与比其更大型的表层生物邻居竞争,抵御捕食者,并且成为了我们星球上非常成功的多样、环保且重要的底栖动物。”——安德烈·奥斯特洛夫斯基指出。