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困在琥珀中的水熊蟲揭示了數百萬年前的秘密

2024-08-26科學

水熊蟲是一種微小的八條腿緩步動物,被認為是地球上最頑強的生物之一,已經存在很長時間了。根據它們的分子鐘,這些適應力強的生物最早出現在大約5.41億年前的寒武紀之前,從那時起,它們就一直在這個世界上蜿蜒前行。

今天,你可以在地球上的任何地方找到水熊蟲。從冰凍的苔原,到幹旱的沙漠,再到海底,這種緩步動物找到了生存和繁衍的方法。但是,盡管它們如此成功,無處不在,化石記錄中卻只有很少的標本。

這並不奇怪。它們非常小,而且相對柔軟;當它們死亡時,它們分解得很快,它們的身體不利於僵化的石化。然而,由於琥珀的魔力,一些古老的緩步動物已經保存了數百萬年。

人類只發現了四個水熊蟲標本,這些標本被困在粘稠的樹枝樹脂中,樹脂硬化成琥珀,其歷史可以追溯到近1.5億年前。 這些都是非常珍貴的:它們可以為 水熊蟲的前進演化提供一些線索,也許還可以為它們絕對史詩般的生存技能提供一些線索。

然而,琥珀中的生物可能很難研究,而且很難將樣本放置在 水熊蟲家譜中整齊的空間中。琥珀色可能是深色和多雲的,而緩步動物確實很小。琥珀中的三只 水熊蟲已經被研究並命名,但第四只仍然難以捉摸,太小了,無法詳細辨認。

哈佛大學的馬克·馬帕洛領導的一組動物學家已經克服了這一挑戰。他們使用了一種叫做共聚焦熒光顯微鏡的技術,這種技術使用一個針孔來獲得比使用寬視場顯微鏡獲得的更詳細的微觀物體影像。

研究人員研究了嵌在同一塊加拿大琥珀中的兩個水熊蟲標本,它們可以追溯到7200萬到8300萬年前的白堊紀,也就是非鳥類恐龍的最後一個時代。而且,你可以自己看到共聚焦顯微鏡技術的結果:他們能夠獲得比以前更詳細的兩種水熊蟲的影像。

第一個水熊蟲被稱為「Beorn leggi」,它在幾十年前的1964年被命名和描述。透過對「Beorn leggi」進行更深入的成像,研究人員能夠辨識出以前研究無法辨識的物理特征,包括它的小爪子的形狀,以及它皺褶的小身體上沒有突起。

而且,我們第一次詳細地看到了琥珀中的第二種水熊蟲,它曾經被認為太小,保存得太差,無法看到太多細節。這個小小的斑點現在被賦予了一個正式的名字,即「Aerobius dactylus 」,並在龐大而復雜的家譜中有了自己的分支。

與「Beorn leggi」一樣,「Aerobius dactylus 」呈桶形,沒有突起,八條腿的末端有獨特的爪子。這兩個物種的爪子彼此相似,也與一個叫做「Hypsibiidea」的水熊蟲超家族的爪子相似。在這三種動物中,朝向身體彎曲的爪子比遠離身體彎曲的爪短,這表明這兩個物種都屬於這個群體。

「Beorn leggi」和「Aerobius dactylus 」早就滅絕了,但其他的擬生物科物種今天還活著。「Beorn leggi」和「Aerobius dactylus 」終於和它們的水熊蟲團聚了。

然而,有趣的是,「Aerobius dactylus 」的爪子在最後一對腿上明顯更長。這對爪子類別似於一種名為「Isohypsibirs」的緩步動物屬。在今天活著的其他緩步動物物種中也觀察到了這種奇怪的特征,這表明第四對緩步動物腿的前進演化歷史可能與同一緩步動物的其他三對腿不同。

分析還使研究人員得出了一些關於緩步動物前進演化史的結論。有兩個主要的譜系:異緩步動物,通常生活在海洋中,以及大部份淡水半緩步動物。

雖然「Beorn leggi」和「Aerobius dactylus 」都是半步動物,但它們的年齡表明,這兩個譜系在大約5億年前分化,比科學家們認為的要晚一點。

而且,透過將這兩種化石與現代緩步動物進行比較,研究人員能夠計算出緩步動物超能力出現的時間:隱生,即幾乎完全幹燥並無限期進入假死狀態的能力。這種能力最晚出現在1.8億年前,可能可以追溯到4.2億年前。

這個時間框架涵蓋了地球上幾次大滅絕,並可能為這些非凡動物的驚人壽命提供線索。

研究人員寫道:「這些緩步動物在這個時候獲得的隱生物能力,可能是幫助它們避免滅絕的因素之一。」 他們的研究結果已發表在【通訊生物學】上。

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