寒武紀海洋中穿孔貝殼揭開獨特的掠食者與獵物互動關係

在早寒武世（約5.35億年前），生物礦化生物的多樣性和數量迅速增加，這一現象常被歸因於掠食行為和一場演化的「軍備競賽」。寒武紀的這場「軍備競賽」通常是在宏演化尺度上討論的，尤其是在演化升級的背景下。儘管有大量化石證明瞭早寒武世的掠食行為，但對於獵物對掠食行為做出適應性反應的實證卻十分缺乏。為了探究寒武紀「軍備競賽」假說，新英格蘭大學、美國自然歷史博物館以及麥考瑞大學的古生物學家們，對來自南澳大利亞的大量微小的託莫特殼類物種Lapworthella fasciculata的化石貝殼進行了研究，其中超過200個貝殼上有被穿孔掠食者鑿出的洞。

有5.17億年歷史的Lapworthella fasciculata貝殼。圖片來源：Bicknell等人，doi: 10.1016/j.cub.2024.12.007。

美國自然歷史博物館的古生物學家拉塞爾·比克內爾博士表示：「掠食者與獵物的互動常被稱作寒武紀大爆發的主要推動力，尤其是考慮到當時生物礦化生物的多樣性和數量迅速增加。」

「然而，一直以來都缺乏實證證據表明獵物會直接對掠食行為做出反應，反之亦然。」

演化的「軍備競賽」是指掠食者和獵物為了對付彼此而不斷適應和演化的過程。

之所以將這種動態關係稱為「軍備競賽」，是因為一個物種能力的提升會促使另一個物種相應地提升自身能力。

比克內爾博士及其同事研究了來自南澳大利亞的大量早寒武世託莫特殼類物種Lapworthella fasciculata的化石貝殼。

這些極小的標本，大小從略大於一粒沙子到略小於一粒蘋果籽不等，其中超過200個有洞，很可能是被一種能穿孔的掠食者造成的——很可能是某種軟體的軟體動物或蠕蟲。

古生物學家們分析了這些標本與其地質年代的關係，發現貝殼壁厚度的增加，與在短時間內穿孔貝殼數量的增加相吻合。

這表明當時存在一場微演化的「軍備競賽」，Lapworthella fasciculata找到了強化貝殼以抵禦掠食的方法，而掠食者則進化出了即便獵物的「盔甲」日趨厚重，仍能穿孔獵物的能力。

比克內爾博士稱：「這一至關重要的演化記錄首次證明，掠食行為在早期動物生態系統的擴散中起到了關鍵作用，也顯示出在寒武紀大爆發期間，這種表型變化出現的速度有多快。」

該研究發表在《當代生物學》雜誌上。

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拉塞爾·D.C. 比克內爾等人。寒武紀掠食者和獵物的適應性反應，凸顯了動物興起時期的「軍備競賽」。《當代生物學》，2025年1月3日線上發表；doi: 10.1016/j.cub.2024.12.007