在微小的简陋贝壳中发现了最早的进化军备竞赛
扫描电子显微镜束状拉普沃氏菌贝壳及其捕食者钻出的孔。 (比克内尔等人,《当代生物学》,2025)
十亿多年前,神秘的掠食者钻入带壳动物的防御外壳。一些带孔的贝壳变成了化石,现在向我们讲述了捕食者和猎物之间最早的已知战斗的故事,这场战斗影响了两个物种的进化。
“这一极其重要的进化记录首次表明,捕食在早期动物生态系统的增殖中发挥了关键作用,”解释美国自然历史博物馆古生物学家拉塞尔·比克内尔。
这些贝壳化石属于早期灯壳相对的,束状拉普沃氏菌,发现于现在的南澳大利亚弗林德斯山脉。他们在地球上最早的生命多样性爆发之一——。
生命如此迅速的多样化是如何发生的,长期以来一直让研究人员着迷。众所周知,推动进化的一种机制是捕食者和猎物之间的战斗,这通常会变成一种“军备竞赛”。
例如,真菌产生针对细菌的抗生素,然后迫使细菌,或大棕色蝙蝠(淡褐色)回声定位来检测虎蛾(三角花)经过几代人的努力,人们开发出了迷惑蝙蝠的方法通过回声定位。
“捕食者与猎物之间的相互作用经常被认为是寒武纪爆发的主要驱动因素,特别是此时生物矿化生物多样性和丰度的迅速增加,”说比克内尔。 “然而,缺乏经验证据表明猎物直接对捕食做出反应,反之亦然。”
束状 L. fasciculata贝壳提供了一个例子,说明古代物种相互作用,塑造彼此的进化。
研究人员解释说,所有被检查的贝壳以及邻近物种的贝壳中穿孔的位置以及它们发生在几乎同一点,表明它们是掠夺行为的结果。
束状 L. fasciculata贝壳的大小从一粒沙子到一粒葵花籽大小不等,研究人员成功回收了 200 多个贝壳,这些贝壳上有捕食者的蛛丝马迹。
通过根据生物年龄绘制贝壳,比克内尔和团队发现,在发生大量打孔后,贝壳变得更厚,从而减少了贝壳有孔的频率。
但随着时间的推移,掠食性蠕虫或软体动物明显增强了其穿刺武器的强度,导致穿孔束状乳杆菌贝壳的峰值率接近百分之四。贝壳厚度再次增加,穿孔贝壳数量回落到百分之二左右。
这种猎物增强防御能力和捕食者增强武器的循环似乎说明了一场进化军备竞赛——距今已有 5.17 亿年的历史,这是目前已知最早的例子。
比克内尔还“显示了寒武纪大爆发事件期间这种表型修饰发生的速度之快”说。
如此强大的选择压力加上分离可以导致新物种的创造。
这项研究发表于现代生物学。