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科学家“透视”4.29亿年前的三叶虫化石:它们已经进化出类似昆虫视觉的复眼

作者:时间:2020-08-18 09:02浏览:

近5亿年前,地球上的生命十分不同。大陆布满岩石,枯燥,简直没有植被,瘠薄的南北极没有冰。简直一切的植物和动物都生活在掩盖地球大部分地区的宽广、温暖的海洋中。

但在盘绕大陆的浅海中,有一种生物现已发展出一种彻底现代的复眼视觉特征。

4.29亿年前的三叶虫化石

依据上星期四宣布在《科学陈述》(Scientific Reports)上的一项研讨,有一种btt博天堂三叶虫——生活在4.29亿年前的海洋蜘蛛形节肢动物孔鲷(Aulacopleura koninckii),它们的复眼简直与现代蜜蜂的复眼如出一辙!

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这一发现标明,复眼在动物历史上很早就进化了,并且它们也有了适当无缺的视觉体系。

与英国爱丁堡大学的尤安·克拉克森(Euan Clarkson)一同,德国科隆大学(University of Cologne)的自然科学教授布里吉特·舍内曼(Brigitte Schoenemann)博士领导的一个研讨小组从头查看了一种1.2厘米长的动物化石,这种动物被称为孔鲷(Aulacopleura koninckii)。它是一种三叶虫:一种有点像树虱(woodlouse)的海洋动物,与昆虫和虾有亲缘联系。

研讨人员发现,孔鲷体积小,数量多,它们穿越温暖的寒武纪海洋,眼睛有深色的环,这使它们能够在大陆边际亮堂的浅水中生计。

他们运用数字显微镜,查看了这只三叶虫眼睛化石的内部结构。这块化石发现于1846年在现在的捷克共和国被发现,Schoenemann和她的搭档们发现,这只孔鲷的左眼还在,其功用相似于现代昆虫和甲壳类动物的眼睛。他们标明,许多复眼的结构和功用自古生代(5.42亿至2.52亿年前)以来简直没有改变,这为了解三叶虫的远古生命供给了新知。

可是,这只三叶虫的眼睛结构是怎么让它的进化规划与曩昔5亿年相关的呢?Schoenemann和其他研讨人员对化石进行了研讨,寻觅头绪。

这块孔鲷化石由法国-捷克古生物学家约阿希姆·巴兰德(Joachim Barrande)命名,它的高度不超越0.8英寸,后脑壳上只要两只杰出的半椭圆形眼睛无缺无损。

在眼球的明显特征中,有一系列相同的直径35微米左右的视觉单元,它们是被称为“ommatidia”的微型感受器,每个感受器都有感光细胞和集合光线的透镜。其间,还包含了光勘探细胞,这些细胞集合在被称为“rhabdom”的通明管周围。一个由屏障构成的色素细胞组成的暗色环包围着每一个单元,在其上方有一个厚透镜和一个扁平晶体锥的残余物,使得光线能够集合到纹路上,构成一种“马赛克”般的视觉效果。

复眼

其配体的内部结构与现代昆虫简直相同。仅有的区别是它们并没有那么密布地集合在眼睛里,这或许减少了动物能看到的细节数量。但从实质上说,这是一种现代复眼。直到今日,蜜蜂和蜻蜓还在运用这种视觉。

风趣的是,研讨人员发现三叶虫的眼睛晶状体主要由方解石(calcite)构成,方解石是一种高度折射的物质。依据这项研讨,虽然其他海洋生物,包含海星和石鳖,也有钙化的晶状体,但它们的眼睛起着光勘探器的效果,孔鲷能看见东西,这使得三叶虫成为“仅有运用晶状体中的方解石来构成图画视觉的类动物”。

但Schoenemann团队发现这些不仅仅仅仅眼睛的结构那么简略。这种结构本身为这些三叶虫茂盛的生计环境供给了一扇窗户,由于这种复眼对生活在深海中的生物没有用途。

在复眼中,每个视觉单元独自作业以供给单个像素。在三叶虫的研讨中,有大约200个像素点——这让它们具有了马赛克视觉,能够分辩障碍物、庇护所和捕食者——而现代的蜜蜂稀有千个像素点,而蜻蜓的每只眼睛有高达30,000个像素点。

孔鲷眼睛的小尺度标明,它生活在亮堂的浅水中,或许在白日很活泼,由于较小的镜片在亮堂的环境下更简单捕捉光线。

三叶虫是最成功的前期动物之一,它们从大约5.2亿年前开端统治了3亿年的海洋,最终一种灭绝于2.52亿年前(这场“大灭绝”抹杀了70%的陆地脊椎动物和96%的海洋物种)。虽然它们没有在大规模的灭绝中幸存下来,但它们对现代生活最重要的奉献继续了下来,更为昆虫和甲壳类等相关类群的来源供给了头绪。

尚不清楚在寒武纪三叶虫呈现之前复眼存在了多久,Schoenemann标明。这种眼睛或许只呈现过一次,呈现在昆虫和三叶虫的最早先人身上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.newscientist.com/article/2251851-trilobites-living-429-million-years-ago-had-eyes-like-modern-insects/

https://www.courthousenews.com/fossil-of-429-million-year-old-marine-creatures-eye-reveals-insect-like-vision/

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