摩洛哥的奇特三葉蟲化石,讓科學家逐一解開這些似蟲動物如何移動和進食的謎團。

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來自摩洛哥費札瓦塔地層的大盾殼蟲化石(Megistaspis hammondi)。PHOTOGRAPH COURTESY MOROCCAN ANTI-ATLAS

科學家從罕見的化石仔細觀察了保存近5億年的動物腸子、腳和鰓。這些古老的柔軟部位讓大家對三葉蟲的行為有更進一步的了解,這種類似昆蟲的生物在地球早期海洋曾經稱霸上億年。

 古生物學家已確認2萬種以上的三葉蟲,但仍不甚了解這些動物到底如何移動或吃什麼食物。因為經過漫長的時間,堅硬的外骨骼礦化成外觀奇特的化石後,軟組織通常已不復見。

 現在,迪亞哥•加西亞-貝利多(Diego García-Bellido)和胡安•卡洛斯•古堤耶瑞茲-馬爾寇(Juan Carlos Gutiérrez-Marco)從一位私人蒐藏家之手獲得了三件保存完整的摩洛哥4億7800萬年前的三葉蟲化石樣本,學名為Megistaspis hammondi。他們對這些化石的研究論文已刊載於2017年1月的《科學報導》期刊。

 這些生物的腳、消化系統和鰓罕見且幾近完整的保存下來,研究人員藉此想像出牠們生活的畫面:海洋節肢動物在通過海底沉積物表層時一路忙碌地濾食著,不斷吸上軟泥以獲得其中蘊藏的有機質和營養物。

 另外,科學家發現這些三葉蟲的消化系統有一個中腸腺(midgut gland),那是現今節肢動物的掠食者具有的典型構造。中腸腺分泌的酵素可幫助分解和消化食物。不過,這些三葉蟲也有嗉囊(crop),這種囊袋在現今以沉積物為食的動物體內很常見,用來儲存和處理食物。

由此發現,研究人員推斷這種大盾殼蟲(Megistaspis)主要以沉積物為食,但剛好經過較多肉質食物的地方時,也能從中攝取營養。

「現今的節肢動物如果碰到一隻死螃蟹,牠們不會覺得『好噁心!』而置之不理──反而會吃掉牠,因為牠們需要能量,」澳洲阿德雷得大學的加西亞-貝利多說。「像現今的節肢動物一樣,三葉蟲非常的靈活多變,為求生存就必須盡可能的利用生態環境中的所有資源。」

 

連結線索

這些大盾殼蟲化石也幫助科學家了解同一時期最常見卻又神祕的痕跡源自何處──5.4億至2.5億年前古生代沉積物上的奇怪「腳印」。

 仔細觀察這三件挖掘自摩洛哥費札瓦塔地層(Fezouata formation)、約0.3公尺長的化石後,加西亞-貝利多和古堤耶瑞茲-馬爾寇看見三葉蟲腳上有粗短的刺。靈光乍現。

 「我說『我在哪裡看過這種痕跡?』我的同事、生痕化石專家胡安•卡洛斯便說『等一下!克魯茲皺痕(Cruziana rugosa)可能就是由這些腳所摩擦出來的』,」加西亞-貝利多說。

 克魯茲痕(Cruziana)並非動物遺骸,而是動物移動留下的化石痕跡。曾屬於岡瓦納(Gondwana)超大陸板塊的岩石上有很多這種奇怪的條紋,岡瓦納古陸在距今約2億年前分離成現在的非洲、南美洲、澳洲、印度和南極洲大陸。

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Megistaspis hammondi化石樣本可清晰看到腳的遺跡,讓科學家可從牠們的形狀比對相同時期的「腳印」化石。PHOTOGRAPH COURTESY MOROCCAN ANTI-ATLAS

加西亞-貝利多解釋:「整個古生代幾乎都有克魯茲痕化石,但其中的皺痕(rugosa)出現的時空則和大盾殼蟲特別相符,」也就是從4億8800萬年前至4億4300萬年前的那段時間。「果不其然,那些腳上的刺和摩擦出的痕跡真的非常一致。」

 更早以前,三葉蟲(例如大盾殼蟲)造成克魯茲痕和其他生痕化石的證據並不明確,英國倫敦自然史博物館的三葉蟲專家葛雷戈•厄齊康(Greg Edgecombe)說道。某部份原因是,通常在沉積物中發現的生痕化石和三葉蟲時間差距很大。

「某些專家領袖甚至在思考,會不會像克魯茲痕之類的痕跡其實是來自三葉蟲,而非其他種類的節肢動物,」厄齊康說:「瞧,他們從全世界不同地方蒐集到一大堆奧陶紀沉積物上的生痕化石,而這些痕跡和(大盾殼蟲的」腹部解剖構造相符合。」

 加西亞-貝利多目前正在持續研究澳洲鴯鶓灣(Emu Bay)5億4000萬年前沉積物的早期生命,國家地理學會贊助了其中一部分的研究。他表示,大盾殼蟲的發現應該會鼓勵其他人搜尋更多三葉蟲的柔軟部位,以及不同腳型和生痕化石相符的其他可能原因。

「還有很多的資訊就在某處,我們只要敞開心胸說『一起試著找找看吧』,」加西亞-貝利多說:「會找到的。如果我們想要了解三葉蟲的一切,不單是外形和大小,也包括牠們的行為和體內結構,這是很值得持續下去的研究。」

 

撰文:Michelle Z. Donahue

編譯:張亦葳