在5亿多年前,一种名为Odaraia的玉米饼状海洋生物从海底游弋到水中。尽管它只有约7.8英寸长,但Odaraia的旅程对于我们星球上一些最普遍的动物的进化来说,是一个非常重大的事件。
对100多年前发现的一些Odaraia化石进行的最新分析显示,它拥有口器——成对的下颚。这种寒武纪生物现在被认为是节肢动物中一个特定类群——口器亚门动物的一部分,它们后来成为了我们星球上最成功的动物之一,无论是在水中还是陆地上。这项对旧化石的新研究揭示了数百万年前生命大爆发时期早期节肢动物进化和物种多样化的新细节。研究结果发表在7月23日《英国皇家学会学报B》上。
[相关:半亿年前,一种三只眼的生物曾在海洋中漫游。]
发现口器
多伦多安大略皇家博物馆的团队检查的标本是在100多年前在化石丰富的不列颠哥伦比亚省的伯吉斯页岩地层中首次发现的。该地区的化石通常保存完好,展示了曾经存在过的结构、动物和生态系统,这些通常会在化石记录中消失。然而,像Odaraia这样的口器亚门动物在化石记录中通常更为罕见,即使是在伯吉斯页岩这样的地方。
Odaraia的体长接近7.8英寸。它玉米饼状的壳、大脑袋和眼睛,以及像潜艇龙骨一样的尾巴是其最独特的特征。但这个长圆形身体上还有更多等待被发现的细节。

在新的研究中,团队在其嘴部附近发现了一对带有锯齿状边缘的大型附肢。这表明Odaraia拥有口器,这是口器亚门动物类群的一个关键特征。Odaraia可能是这个类群最早的已知成员之一,该类群包括现代的昆虫和甲壳类动物。当团队详细分析其30多对腿时,他们发现了一个由小而大的棘刺组成的复杂系统。这些棘刺可以相互缠绕,像渔网一样捕捉更小的猎物。团队认为,这些棘刺帮助了这些早期口器亚门动物中的一些离开了海底,进入了水体。这种向上移动也为其未来的生态成功埋下了伏笔。
“Odaraia的头部护盾几乎覆盖了它身体的一半,包括它的腿,看起来几乎像被装在管子里一样。之前的研究人员曾认为这种形状可以让Odaraia捕食,但捕食机制一直让我们困惑,直到现在,”该研究的合著者、古生物学家Alejandro Izquierdo-López在一份声明中说。“Odaraia在20世纪80年代已经被精美地描述过了,但考虑到当时化石数量有限以及它奇特的外形,有两个重要问题仍然没有得到解答:它真的是口器亚门动物吗?它又以什么为食呢?”
向上,向上,飞翔
像Odaraia这样的早期口器亚门动物是能够从主导寒武纪的底部栖息生态系统中,游弋到水体上层的庞大动物群落的一部分。这类群落可能丰富了水体,并促进了向更复杂生态系统的过渡。
寒武纪是大多数脊椎动物和鱼类开始出现在化石记录中的时期。眼睛、腿或壳的进化也始于5亿多年前开始的动物群体的大规模分化。这种多样化包括口器亚门动物,它们是节肢动物——具有分节肢体的动物——的主要类群之一。
口器亚门动物也被认为是一个进化上的成功故事,因为它们已经多样化到代表了地球上所有现存物种的一半以上。它们生活在世界各地的栖息地——蜈蚣在地下,蜜蜂在草地上空飞翔,以及螃蟹在沙地里挖掘和横穿马路。
[相关:加拿大发现的“奇异古老虾”用奇特附肢吞食软体猎物。]
尽管如此,它们的起源却很卑微。在寒武纪,最早的口器亚门动物是海洋动物,其中大多数具有独特的头部护盾或壳,古生物学家将继续在化石记录中寻找它们。
“伯吉斯页岩一直是古生物学信息的宝库,”该研究的合著者、安大略皇家博物馆馆长安-贝尔纳·卡隆在一份声明中说。“得益于我们在ROM对Tokummia和Waptia等惊人化石动物所做的工作,我们已经对口器亚门动物的早期进化有了相当多的了解。然而,一些其他物种仍然非常神秘,比如Odaraia。”