5亿多年前,一种外形奇特、体型巨大的无脊椎动物在如今不列颠哥伦比亚省的泥泞海底爬行。它身长半米(约1.6英尺),拥有一颗被头盔状甲壳覆盖的巨大头部,长着带柄的眼睛,以及一对带有僵硬小结构的爪子,这些结构看起来像手指。
这种节肢动物的发现于9月8日在《皇家学会开放科学》杂志上报道,它很可能靠在泥中搜寻猎物为生。科学家将其命名为Titanokorys gainesi(泰坦甲壳虫),并表示它为我们了解早期动物生态系统的运作方式提供了宝贵的视角。
“理解捕食者是如何形成的,对于理解……其他动物,包括我们今天仍认识的许多动物,是如何进化的很重要,”加拿大皇家安大略博物馆无脊椎动物古生物学馆长、该研究的合著者Jean-Bernard Caron说。“这告诉我们当时食物网的复杂程度,我们曾以为它可能更简单一些。”
Titanokorys属于一种名为放射齿目的已灭绝节肢动物,它们出现在寒武纪大爆发时期,那是一个动物多样性急剧增长的时期,大约发生在5.4亿年前。放射齿目动物拥有带有牙齿的锥形口器,两只前爪,以及沿身体分布的一系列用于游泳的鳃瓣。
Titanokorys属于放射齿目中的一种叫做肯氏科的家族,它们因其超大的、三部分组成的头部甲壳而引人注目。“这个特定群体在寒武纪背景下之所以有趣,是因为它们是当时顶级的捕食者,因此在控制这些早期群落的猎物种群方面发挥了重要作用,”Caron说。
他和同事们在加拿大落基山脉的寒武纪生物群化石点发现了十二具Titanokorys的遗骸。这些遗骸包括甲壳、口器和爪子的碎片,以及一个保存异常完好的甲壳。为了重建它身体的其余部分可能的样子,研究团队还参考了Cambroraster falcatus(一种较小且更常见的肯氏科动物,他们之前在该地区发现过)的化石,这些化石有时包含软组织的部分。
Caron和他的团队发现Titanokorys及其“小表亲”的甲壳看起来如此奇特,以至于他们将这些化石戏称为宇宙飞船,分别称之为“母舰”和“千年隼”(这是一个《星球大战》的梗,最终被用在了较小肯氏科动物的拉丁学名中)。
“‘母舰’真是太奇怪了,”Caron说。“现在没有任何东西能与之相比。”
Titanokorys是寒武纪保存下来的最庞大的动物之一,那个时期大多数生物只有几厘米长。它还拥有一个惊人大的、长椭圆形的甲壳,口器和爪子位于前端,眼睛位于最末端。眼睛的位置朝上,这表明Titanokorys可能看不清它正在吞食的东西,但能够警惕体型更大的捕食者。这些捕食者可能包括体长一米的Anomalocaris canadensis,这是已知的寒武纪唯一比Titanokorys体型更大的放射齿目动物。
Caron和他的合著者Joe Moysiuk,多伦多大学生态学与进化生物学专业的博士生,还将Titanokorys的甲壳和爪子的形状与其他肯氏科动物进行了比较。Caron说,这个家族拥有令人印象深刻的各种形状的甲壳,从细长到粗壮,从圆形到尖形。
然而,两人发现,仅凭甲壳的形状似乎并不能预测肯氏科动物的捕食方式或生态作用。
Titanokorys的甲壳相当细长,爪子非常适合在软泥中搜寻。Caron说:“人们会认为[具有]细长形状的动物会更灵巧。”然而,Titanokorys的身体却短而粗壮,无法高效地在水中穿梭。不过,它可能不需要游得很快。相反,它可能用它的大甲壳在泥中犁行。与此同时,它带刺的爪子梳理沉积物,将猎物拖向口器。
但在其他物种中,长甲壳与不适合挖掘泥浆的爪子搭配。相反,这些爪子有更长的“手指”,带有更细、更多的刺,这使得动物能够从周围的水中过滤微小的食物颗粒。
Titanokorys和它较小的邻居Cambroraster拥有形状相似的爪子,这表明它们可能以海底相同的食物为食。Caron说:“以前我们认为每种捕食者都有自己要吃的猎物群。”“但似乎竞争在寒武纪是一个大问题,甚至可能在捕食者之间也是如此。”
尽管如此,他说,仍需要更多证据来证实这两种物种是否在争夺食物。
Caron说:“我们仍然缺少很多信息。”“但我希望通过在该领域的更多研究,我们将发现这个放射齿目群体的其他成员,这或许能帮助我们更好地理解甲壳形状与爪子类型之间关系的问题。”