海洋“活化石”是这样炼成的

腕足动物舌形贝是一种身裹双壳的海洋无脊椎动物，由于其形似豆芽菜，也被称作“海豆芽”。从寒武纪早期开始出现，舌形贝历经了地球动物出现以来所有的磨难和自然灾害，并经受住了地球最严重的“五次生物大灭绝”事件，延续至今。达尔文在其1859年出版的巨著《物种起源》中，认为这类生物的形态自志留纪以来变化非常小，首次描述并定义腕足动物舌形贝为“活化石”。

近日，西北大学地质学系科研人员联合国外专家，通过对5.2亿年以来的腕足动物舌形贝壳体进行多学科交叉研究，结果表明奥陶纪时期舌形贝类穴居型生活方式已经建立。相关研究成果日前在线发表于国际期刊《当代生物学》。

地质科学家利用化石在对沉积环境和沉积相分析时，通常都会用到指相化石，即能明确指示生物生活时生存环境条件的化石，其中最常用的就是腕足动物舌形贝。由于现代的舌形贝穴居生活在滨浅海环境，因此通过“将今论古”原理，认为这类化石大量产出地层的沉积环境类似于现代的潮间带环境。

腕足动物舌形贝钻入泥沙复原图（图片作者由提供）

在奥陶纪时期，腕足动物舌形贝的部分形态已经与现代类群极为相似，海水及营养物质可以从壳体前端两侧流入，经壳体内纤毛环滤食和氧气交换后从舌形贝壳体前中央排出。除了形态和解剖特征发生了明显的变化之外，化石也为这一实证提供了有力的证据——爱沙尼亚奥陶纪的地层中，发现了在海底垂直原位生活的舌形贝壳体化石及其穿层保存的遗迹。

腕足动物舌形贝虽然在形态上较为简单，但现代分子生物学证据表明它们的基因演化迅速，其细胞线粒体基因组比一般动物要长得多，且其基因组重排也是两侧动物中发生率最高的。它们是一类外表冷静、内心狂热的动物。

面对寒武纪动物“适者生存”的生态环境，底栖生活的腕足动物只有不断地改变壳体外形和结构，调整壳体与海底的接触关系，保持种群的繁盛。在长期的演化和自然选择的压力下，其壳体或长或宽、或圆或方，一直在不断适应着海洋底栖生活的各种生存压力，为穴居生活创造身体条件。

科研人员研究发现，出现在寒武纪早期的腕足动物，一直“扎根”生活在泥质海底，壳体大小通常3—5厘米，最大不超过10几厘米，占有的生态空间十分有限，因此也被称作“草根”动物，其壳体形态和生活方式（包括固着、黏附、群居和穴居）多样性在奥陶纪时期达到高峰。随后，穴居型和群居型生活类型在奥陶纪末和二叠纪末的生物大灭绝事件中得到了青睐，并被随机性地保留下来，其他的生活类型却遭到大灭绝事件的重创或剔除。

科研人员认为，正是这种多样性积累，就像“机会总是会留给有准备的人一样”，腕足动物舌形贝类在面对显生宙的五次大灭绝中，尤其是显生宙生物灭绝率最高的奥陶纪和二叠纪两次大灭绝事件中，有了“足够的可能”致使穴居的生活类型随机性，在偶然中每次都保留了下来，成为现代腕足动物穴居演化中的自然选择。

（第一作者系西北大学地质系博士后，第二作者系西北大学地质系教授）