4.36億年前的蠍子是地球上第一批呼吸空氣的動物

2020-12-19 知新了了

科學家們新發現了一種遠古蠍子,它可以追溯到志留紀早期。而且,這種遠古蠍子的出現也回答了關於第一批蛛形綱動物的重要問題,以及地球上一些最早的動物從水生棲息地遷移到陸地棲息地的適應性問題。

根據研究,這種被命名為「Parioscorpio venator」的遠古蠍子,是目前化石記錄中最古老的蠍子。它的名字的意思是「捕食蠍子的祖先」,生活在距今4.375億至4.365億年前的志留紀早期。此前,世界上最古老的蠍子化石來自蘇格蘭的多利科霍普盧敦斯,它的年齡為4.34億年,比「Parioscorpio venator」的年齡小100萬到300萬年。

包含這個新發現物種的兩塊化石是在一個熱帶淺海的舊址上發現的。它與其他海洋動物如三葉蟲、頭足類動物、蠕蟲和其他節肢動物生活在一起。「Parioscorpio venator」是一種水生生物,但新的研究表明,它也能在陸地上生活一段時間,這一點可以從它獨特的解剖結構得到證明。有趣的是,它現在是科學界已知的最早呼吸空氣的動物之一,也是化石記錄中最古老的蠍子。

這個發現很重要,因為蠍子是最早完全過渡到陸地生活方式的動物之一。因此,「Parioscorpio venator」展示了哪些適應可能使蠍子和其他動物實現了從水到陸地的典範飛躍。

實際上,「Parioscorpio venator」的化石早在1985年就在威斯康星州被發現,之後它們在威斯康星大學(University Of Wisconsin)閒置了近35年。直到認識到這些化石的潛在意義,古生物學家們才決定仔細研究一下。

「Parioscorpio venator」的化石太老了,已經無法進行碳年代測定,所以科學家們採用了一種叫做生物地層學的技術。他們研究了特定的微化石,它們出現的時間跨度很短。這讓科學家能夠自信地將這隻蠍子的年齡與之前最老的一隻進行比較。

為了做到這一點,科學家們尋找牙形刺微化石,一種已經滅絕的類似鰻魚的生物,其遺骸可以用來限制和確定地質時期。在這種情況下,一個特別有用的牙形刺屬於一個被稱為翼龍的物種,它與「Parioscorpio venator」生活在同一時期。它的遺骸是在與「Parioscorpio venator」相同的地層中發現的,這相當於給了科學家一個相當精確的定位,對應於437.5到4.365億年前。

利用顯微鏡和高解析度圖像,古生物學家詳細研究了這些化石。「Parioscorpio venator」體長約2.5釐米(0.98英寸),具有其他早期動物的特徵,如複眼。但它也有現代蠍子的特徵,比如尾巴尖上有毒刺。令人難以置信的是,科學家們還在化石上發現了一些內部器官,包括一個儲存蠍子毒液的小室。

重要的是,科學家發現了一種可能的解剖學特徵,這可以使這種蠍子和其他早期動物(包括脊椎動物)從海洋棲息地過渡到陸地棲息地。根據這項研究,「Parioscorpio venator」沒有肺或鰓,但它有一個狹窄的沙漏狀結構,類似於現代蠍子和馬蹄蟹的循環和呼吸系統。科學家推測,早期的蠍子能夠長時間呆在陸地上,是以一種現代馬蹄蟹的方式來呼吸空氣。

這種蠍子是在遠古的近岸環境中發現的,而其他生物生活在海洋中,但化石中保存下來的呼吸和心血管系統就像現代的蠍子一樣,可以支持它生活在陸地上,呼吸空氣。這一證據表明,這種生物可以在陸地和水之間過渡。因此,「Parioscorpio venator」是一種非常早期的空氣呼吸動物,它的適應能力代表了「邁向陸地的重要一步」。

另一個值得注意的方面是,這隻極其古老的蠍子與今天生活的蠍子有多麼相似。雖然有一些重要的區別,但很明顯,蠍子很早就偶然發現了一個非常成功的進化策略。那麼,為什麼蠍子的形式如此成功呢?

科學家表示,有時候,進化的成功取決於什麼生物首先打破了適應障礙,比如成為第一批能夠在陸地上生存的生物。生物模型可能在它們的進化史早期就被測試過並「完善」了,之後也不需要做太多的調整。也許,這只是一個猜測。如今,蠍子之間確實存在著一些多樣性,但自泥盆紀以來,蠍子的基本體型變化是非常小的。

所以,當下次我們遇到蠍子的時候,一定要記住這一點。它們的祖先是早期的革新者,代表了我們星球上最早的陸生、呼吸空氣的生物。這項最新的研究也進一步鞏固了它們作為進化傳奇的神聖地位。

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