西北大学舌形贝壳体大数据揭示“活化石”演化动力

记者从西北大学了解到，近日，该校地质学系教授张志飞指导的博士研究生梁悦通过对5.2亿年以来的舌形贝腕足动物壳体进行大数据整理分析和壳体形态解剖研究，得出舌形贝类穴居型生活方式早在奥陶时期就已建立，其壳体形态和生活方式(包括固着、群居、穴居等)多样性达到高峰。随后，穴居型和群居型生活类型在奥陶纪末和二叠纪末的生物大灭绝事件中被随机性地保留下来。相关研究成果于2023年3月9日在线发表在Cell出版集团的综合期刊《当代生物学》(Current Biology)上。

腕足动物舌形贝被达尔文定义为“活化石”。它自寒武纪早期出现，历经了地球动物出现以来所有的磨难和自然灾害，尤其是经受了地球最严重的“五次生物大绝灭”事件而繁衍至今。

5.2亿年以来，舌形贝一直生活在泥质海底，其壳体3—5厘米，最大不超过十几厘米，占有的生态空间十分有限，因此也被称作“草根”动物。在长期的演化过程中，它们通过多变的壳体形态，不断探索、改变和硬化着海洋底质表面，并在奥陶纪时期属种多样性和壳体形态多样性达到空前繁盛，演化出了包括穴居的生活类型和葡萄串状群体生活等多种壳体类型。就是这种“多样性”积累，腕足动物舌形贝类在面对显生宙的五次大绝灭中，尤其是显生宙生物灭绝率最高的奥陶纪和二叠纪两次大绝灭事件中，有了“足够的可能”，致使穴居的生活类型作为一种自然选择得以生存。

为了更好地探究舌形贝腕足动物在整个显生宙的演化历程，该研究以纪为时间单位，通过贝体形态空间分析发现，5次大灭绝事件中的奥陶纪末期和二叠纪末期生物大灭绝事件对其壳体形态多样性的影响最大。寒武纪大爆发期间腕足动物已经出现了多种壳体形态，经过奥陶纪生物大辐射事件，其多样性进一步增加，并达到峰值。然而，随后的奥陶纪大灭绝事件使得其壳体形态多样性发生明显的缩减。古生代末期的二叠纪大灭绝事件使得舌形贝壳体形态多样性进一步减少，仅留下壳体形态两侧平直，营内栖生活的舌形贝类，以及壳体浑圆、葡萄串状群体固着生活的平圆贝类。这一演化历程符合著名进化古生物学家斯蒂芬·古尔德提出的随机演化理论，即不可推测的特殊性事件。同时根据开展的支序分析、形态空间测量和谱系分析等多学科交叉研究，各项结果都支持了奥陶纪后随机演化是主导现代舌形贝演化的外在动力。因此，腕足动物舌形贝在寒武纪大爆发出现后，经过自然选择的演化，壳体多样性得到空前发展。但在显生宙之后的两次或多次大绝灭事件中，壳体两侧平直的穴居类群得到了强有力的随机遴选，导致自然选择在奥陶纪之后舌形贝漫长的形态和生态演化中很少或者无法发挥作用。