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“水熊”超能力如何而来?

李惠钰    2024-08-14 17:51:17    中国科学报

它们可以在致命辐射、北极低温、太空真空甚至子弹撞击中幸存下来;它们还可以生活在任何有水的地方——海洋、淡水、植物和土壤中。它们就是缓步动物,俗称“水熊”。但是,这种生物的进化一直很神秘,因为其化石记录很少。

现在,研究人员针对嵌在同一个扁豆大小的白垩纪琥珀中的两块水熊化石进行了重新分析,揭示了这种微小生物的家谱。发表于《通讯生物学》上的研究结果表明,1.8亿年前,水熊已经进化出了超能力——能够进入不受外界环境影响的假死状态。

没有参与这项研究的意大利摩德纳-雷焦·艾米利亚大学的动物学家Roberto Guidetti说,水熊化石非常罕见。最新研究表明,这些生物在数百万年时间里变化很小。

水熊是一种有8条腿的无脊椎动物,长度只有半毫米。“它们看起来像有腿的小香肠。”美国哈佛大学比较动物学博物馆的古生物学家Javier Ortega Hernández说。水熊之所以具有力,部分原因是它们可以长时间停止新陈代谢。这种被称为隐生的超能力可以使其忍受地狱般的环境。

20世纪60年代,生物学家Kenneth Cooper使用光学显微镜发现了第一个水熊化石,它被嵌在一块来自加拿大的约8000万年前白垩纪时期的琥珀中。Cooper将其命名为Beorn leggi。同一块琥珀上还嵌有第二只水熊,它蜷缩着,已经枯萎。

Ortega Hernández和研究生Marc Mapalo使用激光共聚焦显微镜重新检查了这块琥珀,这种方法允许研究人员使用特定波长的窄光束以惊人的细节研究微小结构的3D结构。当受到激光照射时,构成水熊保护性表皮的甲壳质会自然发出荧光。通过测量荧光,研究人员重建了水熊的3D图像,包括科学家用来区分物种的鱼钩状爪子的细节。

Ortega Hernández说,他们获得了迄今为止缓步动物化石分辨率最高的图像。图像显示,Beorn leggi长约310微米,大概是人类一根头发丝的两倍粗。它还有7只保存完好的爪子,其中向身体弯曲的爪子比远离身体的爪子小。第二个之前未被识别的标本长约100微米,其前3对腿上的爪子长度相似,但第4对腿上的爪子更长。Ortega Hernández说,这表明缓步动物在8000万年前就已经出现了多样化。  

尽管这两个物种属于同一科,但它们的年龄有助于科学家重新调整各种缓步动物群体进化关键特征和随时间分化的时间。根据重新校准的家谱,Ortega Hernández及其团队首次估计,水熊的超能力肯定是在1.8亿年前进化出来的,也可能早在4.2亿年前就已出现。这些能力可能帮助它们在几波生物大灭绝中幸存下来。

Guidetti说,修改后的进化时间表“相当充实,而且听起来很可靠”。他希望研究人员能在琥珀中找到更多标本,这可能会为其他问题提供答案,比如为什么水熊的体型会随着时间的推移而逐渐缩小。

(责编:赵珊)

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