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它还活着,它是一种笔石

探索活化石的奇妙世界,包括奇特的笔石状头孔虫 (Cephalodiscus graptolitoides) 和与古代笔石的联系。

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在新喀里多尼亚的海底,发现了一种奇怪的群体生物,它本应已灭绝3亿年。

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当19世纪的博物学家开始关注深海时,他们希望能发现那里遍布着活化石。达尔文曾告诉他们,生物是为了应对不断变化的环境而进化,而深海的环境从未改变——至少当时是这样认为的——因此那里的生物没有理由进化。这个假设是错误的,而且绝大多数时候,对深海活化石的搜寻都令人失望。但也有一些值得注意的例外。1938年,一位名叫J.L.B.史密的南非化学家兼业余鱼类学家,盯着一张在马达加斯加附近捕获的鱼的素描,意识到他看到的是一种腔棘鱼,一种被认为已灭绝1亿年的鱼。1992年,诺埃尔·迪利在整理法国海洋学家从新喀里多尼亚海底打捞上来的一堆不起眼的生物时,发现自己看到了一种笔石:一种奇怪的海生动物,最后一次被发现还活着大约是在3亿年前。

“我不想听起来傲慢,”在伦敦圣乔治医院医学院担任业余海洋生物学家和专业眼科医生的迪利说,“但我觉得我几乎可以和史密斯博士相提并论了。我是一个彻头彻尾的局外人,凭借一次难以置信的好运,偶然发现了这个非常激动人心且非常有趣的东西。”

实际上,迪利在海洋生物学领域几乎算不上局外人。他被认为是翼形亚纲(pterobranchs)领域的世界顶尖权威之一:这是一类群体性动物,有点像珊瑚,它们附着在海底,深度从2英尺到2000英尺不等。一个翼形亚纲的群体通常只有一英寸左右宽。它由一层坚硬的胶原质组成,里面居住着几十个虫体(zooids)——群体的个体成员。每个虫体不到一英尺的十分之一长,根据物种的不同,它们生活在自己的管状结构或微小凹陷中。这些虫体爬出这些孔洞,用它们摆动的触手过滤水中的微小浮游生物。在进食的同时,它们也从嘴部附近一个像吸盘一样的器官分泌胶原质。就这样,群体骨骼一层一层地构建起来,就像石膏模型一样。

五十多年来,一些研究人员一直认为翼形亚纲一定与笔石有关,笔石是一类海洋生物,在5.7亿至3亿年前的全球海洋中繁盛。像几乎所有已灭绝的生物一样,笔石只以它们的硬体部分而闻名。但那些硬体部分看起来非常像翼形亚纲的硬体部分:它们是群体骨骼,具有单独的管状结构或孔洞,称为“鞘”(thecae),据推测是虫体居住的地方。而且它们似乎是以与翼形亚纲骨骼相同的方式建造的,通过虫体分泌的材料层层堆叠。有些笔石附着在海底,看起来像茂密的藻类或扁平的风笛,鞘从骨骼肿块中突出。但许多笔石物种漂浮在水中,它们的骨骼看起来像钢锯片,每个锯齿就是一个鞘。

一个多世纪以来,这些小锯齿片一直深受地质学家和淘金者的喜爱。加州大学伯克利分校的地质学家威廉·贝瑞解释说,由于笔石是漂浮生物,它们通过洋流广泛传播。更重要的是,这些小锯齿片的形状在地质时间尺度上变化很快。有时锯齿片的一侧有杯状结构,有时两面都有;有时锯齿片形成V形或Y形。一旦你理解了变化的模式,你就可以根据笔石沉积物的相对位置来测定地质结构中各层位的相对年代。然后,如果你知道一个金矿总是在某个堆积层的最年轻的层位中出现,你所要做的就是寻找与该层位相对应的笔石结构。据了解,在上个世纪,澳大利亚的探矿者就广泛使用笔石来寻找金矿。

尽管笔石和笔石在外观上非常相似,但一些古生物学家却不愿意将它们归为同一类。这些研究人员认为,笔石骨骼的一部分,一条细长的刺状结构,称为“刺”(nema),不可能像翼形亚纲虫体通过连续分层的方式形成骨骼那样形成。他们的论点是,一个虫体不可能离开它的鞘,爬到比它身体长度长得多的刺上,在顶端分泌物质,同时仍然与群体保持连接。事实上,在某些笔石物种中,虫体似乎根本无法离开它们的鞘,因为开口看起来比它们的身体还要小。但反对将翼形亚纲视为活着的笔石的主要论据仅仅是,从未有人发现过一种翼形亚纲能够建造刺。

这时,法国科研潜水器“Cyana”和一位名叫米歇尔·鲁的法国海洋生物学家出现了。他收集了一批新喀里多尼亚海岸附近的翼形亚纲生物,并寄给了诺埃尔·迪利进行分类。迪利回忆起那个收到包裹的早晨:“我生动地记得那天早晨,”迪利说,“我想,‘天哪,又是一批枯燥的东西要费力地整理。’然后当我把第一个从罐子里拿出来时,我心想,‘这和我见过的任何东西都不一样。’我看到了那些长长的针状突起,心想,‘我不敢相信。’在那大约40分钟里,我一直在显微镜下观察这些东西,等待从梦中醒来。”

迪利在显微镜下看到的东西——他称之为笔石状头孔虫(Cephalodiscus graptolitoides)——是橙色的翼形亚纲群体,由一层扁平的胶原质构成,上面点缀着囊状的杯。每个杯中含有一个单独的白色虫体,长度在二十五分之一到十分之一英寸之间,而且在许多情况下,比它家的门还要胖。然而,这些虫体显然能够挤出来:在杯子附近有长而锥形的针状突起,看起来就像笔石的刺。有些刺的长度超过一英寸——几乎是典型虫体体长的30倍,并且与翼形亚纲不可能建造的刺的长度相同。

当迪利在电子显微镜下检查这些刺时,他发现它们的内部结构与笔石的刺相同,都是从刺的底部向上堆叠的胶原质层。“我检查了漂浮和茂密型笔石的超微结构电子显微照片,”贝瑞说,“而这些4亿年前形态的图案与迪利的翼形亚纲生物的图案完全相同。如果给我看这些刺的照片,我会说它们是笔石。”

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迪利怀疑,虫体将这些刺用作进食的杆。迪利解释说:“在黑暗的深洞里或在泥泞的海底进行过滤喂养是没用的。过滤喂养者应该在水流中。我认为刺只是一个让群体离开海底的装置。”迪利说,每次虫体爬出或挤出它们的孔洞时,它都会留下胶原质的痕迹,就像蜗牛留下粘液的痕迹一样。当它停下来进食时,胶原质会在它下面凝结并变硬。下一次虫体爬出来时,它会站在那个团块上,并在其上分泌更多的胶原质。渐渐地,团块会变得越来越高。迪利说:“你最终会得到一个塔——一个有点傻气的无头生物,非常不稳地站在上面,触手在水流中摆动,看起来更像是苏斯博士的创作,而不是自然选择的坚韧幸存者。”

然而,翼形亚纲是幸存者:将它们与笔石联系起来的一个障碍现在已经克服,动物学家可以在研究这些现存生物的同时,也了解那些早已死去的生物。自从他的发现以来,迪利已经拍摄了百慕大附近另一种翼形亚纲的录像;他的录像显示,虫体确实会爬出它们的孔洞并制造刺,尽管比笔石状头孔虫的刺要小。不久的将来,他计划潜入澳大利亚的大堡礁和佛罗里达礁岛群,他希望能找到更多活化石。但他并不贪婪。“也许我再也不会做到了,”他说,“但历史总会记住我,因为我说笔石状头孔虫是一种笔石。即使它最终证明我错了。”

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