

缓步动物被认为是最具适应力的动物之一,能够在极端温度、压力、辐射和饥饿中生存下来,它们甚至可以承受外太空的暴露。一项对早期缓步动物化石的新研究为它们的进化提供了线索,包括这种八条腿的微型动物何时以及为何变得如此坚不可摧。
迄今为止,只发现了四个已知的缓步动物化石,它们都被保存在琥珀或古树脂中。其中一块化石是20世纪40年代在加拿大发现的一块鹅卵石大小的琥珀,里面有两种生活在7200万到8300万年前的白垩纪缓步动物。1963年,科学家们确定了其中一种名为Beorn leggi的物种,这是有史以来发现的第一个缓步动物化石。另一个几十年来一直是个谜。
新泽西理工学院的生物学家菲尔·巴登告诉《国家地理》杂志的莱利·布莱克:“在过去的60年里,很多缓步动物都在研究这些化石,但能收集到的化石数量有限,因为缓步动物真的很小,而且被琥珀遮挡得有点模糊。”他没有参与这项研究。
现在,研究人员使用尖端技术重新检查了这些标本。在本月早些时候发表在《通讯生物学》上的一项研究中,科学家们使用一种称为共聚焦荧光显微镜的技术捕获了保存下来的缓步动物的高清图像。
研究结果揭示了两个标本的爪子以前不为人知的信息,“这是缓步动物非常重要的分类特征,”哈佛大学的“缓步动物学家”、主要作者马克·马帕洛告诉《科学美国人》的明迪·韦斯伯格。就规模而言,这种动物的爪子大约是人类头发宽度的十分之一。
没有参与这项研究的芝加哥大学生物生物学家Jasmine Nirody对《科学美国人》说,由于数百万年来缓步动物的解剖结构基本保持一致,这些爪子的新图像包含了有价值的信息,可以将这些标本放在缓步动物的家谱上。
Mapalo的团队确定第二个标本代表了一个新物种,并将其命名为长趾有氧菌(Aerobius dactylus)。他们的研究还表明,如今已经灭绝的leggi和dactylus属于两个主要的缓步动物谱系中的同一个。这些知识,再加上与来自新泽西的另外两种化石和现存的缓步动物的比较,让科学家们计算出了缓步动物的两个谱系是何时分化的。它还提供了线索,说明动物何时获得了可能是它们最强大的生存机制:隐生。
隐生是水熊虫难以置信的恢复力的秘密。在生存的情况下,这些顽强的生物会排出体内的水分,几乎完全停止新陈代谢。缓步动物甚至会产生一种特殊的蛋白质,在它们冬眠数年的过程中保存它们的DNA,而它们的自然寿命只有几个月。在这种所谓的“转弯”状态下,它们处于休眠状态,旨在度过环境的不利条件。
然而,缓步动物并不总是拥有这种能力。根据他们的研究,作者提出,至少有两个独立的缓步动物谱系独立地进化了隐生,一个在1.75亿到4.3亿年前,另一个在1.75亿到3.82亿年前。
虽然时间跨度很广,但值得注意的是,这些时间跨度包括许多大规模灭绝事件,包括二叠纪大灭绝,当时地球上96%的海洋生物和70%的陆地生物灭绝。研究人员认为,隐生“可能是帮助(缓步动物)避免灭绝的因素之一”,它们能忍受气候的剧烈变化、氧气的下降和那些时期特有的其他特殊环境条件,根据论文。
马帕洛告诉《国家地理》杂志:“知道隐生在缓步动物中进化的时间可以帮助我们了解它们如何以及为什么获得这种机制。”他补充说,当缓步动物从海洋起源扩展到淡水栖息地时,隐生可能帮助它们抵御了盐度的变化。
更广泛的缓步动物化石收集将为马帕罗和其他科学家提供他们需要的额外数据,以进一步探索隐生进化是为了帮助缓步动物免于灭绝的假设。
“希望通过分享这一结果,我们能吸引其他人意识到缓步动物化石的存在,还有更多的有待发现,”马帕洛告诉《科学美国人》。