在人類社會(huì)中，保持適當(dāng)?shù)纳缃痪嚯x是優(yōu)化公共空間、減少摩擦的準(zhǔn)則。但你是否想過(guò)，在數(shù)億年前的古老海洋中，一群看似無(wú)法移動(dòng)的生物，竟然也懂得利用自身的“裝備”來(lái)主動(dòng)維持個(gè)體間的距離？
近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所黃冰研究員與戎嘉余研究員針對(duì)在中國(guó)貴州桐梓、仁懷地區(qū)發(fā)現(xiàn)的約4.36億年前的志留紀(jì)早期腕足動(dòng)物化石居群展開(kāi)了深入研究，首次揭示了這些遠(yuǎn)古海洋底棲生物如何巧妙利用身體上的微小結(jié)構(gòu)——?jiǎng)偯瑏?lái)維持彼此間的“社交距離”，形成井然有序的生存格局；研究也為“遠(yuǎn)古生物如何通過(guò)自身結(jié)構(gòu)調(diào)控個(gè)體間距”這一古生態(tài)學(xué)問(wèn)題提供了直接證據(jù)。該研究成果于2025年7月21日在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表。
△腕足動(dòng)物遮隱核螺貝（Nucleospira calypta）及其由氧化鐵保存的剛毛，腹殼內(nèi)模及局部放大示剛毛（A-D），及其掃描電鏡（SEM）與能譜（EDS）分析（E-H）。
腕足動(dòng)物是古生代海洋中的優(yōu)勢(shì)類群，本次研究聚焦的是一種名為遮隱核螺貝（Nucleospira calypta）的無(wú)窗貝類腕足動(dòng)物。該研究中原位埋藏的化石標(biāo)本完整保留了它們生命最后時(shí)刻的真實(shí)狀態(tài)，為科學(xué)家打開(kāi)了一扇觀察遠(yuǎn)古生物群落的珍貴窗口。
△遮隱核螺貝（Nucleospira?calypta）保存于礦化層下的剛毛形態(tài)（A-F），及其顯微結(jié)構(gòu)（F-H）與Mircro-CT三維重建（I-K）。
剛毛是其外套膜邊緣生長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)、柔韌的毛狀結(jié)構(gòu)，在化石中極難保存，尤其是在寒武紀(jì)之后的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中更是鳳毛麟角。此次研究標(biāo)本還罕見(jiàn)地保存了腕足動(dòng)物外套膜邊緣的剛毛結(jié)構(gòu)。研究人員綜合運(yùn)用了掃描電鏡、X射線熒光光譜等多種現(xiàn)代分析技術(shù)，不僅清晰重構(gòu)了這些直徑約20微米的剛毛的精細(xì)形態(tài)，還證實(shí)了其中一種獨(dú)特的保存機(jī)制：即剛毛先是在缺氧環(huán)境下迅速黃鐵礦化，繼而在弱酸性條件中被鈣質(zhì)外殼包覆，阻止壓實(shí)與氧化，因而即便黃鐵礦后期轉(zhuǎn)為氧化鐵仍能完整保留其微觀形態(tài)。
△?遮隱核螺貝（Nucleospira?calypta）的基于化石標(biāo)本復(fù)原的單個(gè)個(gè)體及其邊緣的剛毛（A），及居群生活狀態(tài)的生態(tài)復(fù)原圖（B）。
在確證了這些精微結(jié)構(gòu)后，研究人員將目光投向了整個(gè)居群的布局。通過(guò)分析，他們發(fā)現(xiàn)這些腕足動(dòng)物的分布并非隨機(jī)雜亂，而是呈現(xiàn)出一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的、類似棋盤(pán)的非隨機(jī)、均勻分布模式。這種“棋盤(pán)狀”布局暗示著個(gè)體之間存在一種機(jī)制。
這種精準(zhǔn)的間距調(diào)節(jié)是如何實(shí)現(xiàn)的？研究人員通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，化石居群中個(gè)體之間的平均距離與它們保存完好的剛毛長(zhǎng)度之間存在著明確的定量關(guān)系，這個(gè)間距大約是剛毛長(zhǎng)度的1.5—2倍。這種在看似固著不動(dòng)的生物中發(fā)生的位置微調(diào)并非沒(méi)有先例，例如現(xiàn)代藤壺在固著后仍能進(jìn)行極其緩慢的遷移以優(yōu)化生存空間。因而研究推測(cè)，遮隱核螺貝光滑的盤(pán)狀外殼和無(wú)肉莖的特征，使其具備了在外力（如微弱水流）或自身極其微弱的活動(dòng)下發(fā)生毫米級(jí)緩慢滑動(dòng)的可能。當(dāng)個(gè)體間距過(guò)近，其伸展的剛毛便會(huì)與鄰居接觸，這種持續(xù)的物理接觸，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的累積，最終促使整個(gè)居群達(dá)到一個(gè)互不干擾、空間利用最優(yōu)化的穩(wěn)定構(gòu)型。這對(duì)于濾食性生物至關(guān)重要，能最大限度地避免彼此的攝食水流相互干擾。
此項(xiàng)研究首次將一種精微的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)（剛毛）與一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的居群空間格局直接聯(lián)系起來(lái)，為“生物間的相互作用如何塑造居群結(jié)構(gòu)”這一古生態(tài)學(xué)核心問(wèn)題提供了直接的化石證據(jù)。它表明，遠(yuǎn)古居群的形成并不僅僅受制于被動(dòng)的環(huán)境因素或幼蟲(chóng)的隨機(jī)固著，生物個(gè)體間由其形態(tài)結(jié)構(gòu)引起的相互作用同樣扮演了至關(guān)重要的角色。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)古生代海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的理解，也凸顯了那些看似微不足道的特征在生命演化長(zhǎng)河中可能產(chǎn)生的重要生態(tài)影響。
（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）
編輯：金艷
責(zé)任編輯：余鳳
編審：喻佳
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