揭秘塔利怪物的身份

长鼻子“胖蚯蚓”

1958年夏天,化石收藏家塔利前往美国芝加哥南部的马荣溪寻找化石标本。塔利的本职工作是水管工,化石收藏只是他的业余爱好,但多年的化石收藏活动让他在这方面积累了丰富经验。塔利之所以选择马荣溪附近的几处煤矿作为化石发掘地,是因为:一方面,那里是著名的化石矿床,保存了大量古生物化石结核;另一方面,为了让煤层暴露出来,矿厂剥离了大量含有化石结核的页岩并堆砌起来,选择煤矿作为发掘地就免去了繁重的挖掘之苦。经过一番寻找,塔利收获了他人生中最重要的—块化石标本。

这块化石中保存的动物看上去像一条“胖蚯蚓”,它身长30厘米左右,有一条“长鼻子”,还有铲子状的尾部。虽然塔利在化石收藏方面也算得上见多识广,但他不曾在古生物图鉴上看到过,也没在博物馆或化石爱好者俱乐部中见过类似“胖蚯蚓”的化石标本。意识到这件标本不平凡后,塔利迅速将其送至专门研究无脊椎古生物的专家尤金那里。

在看到这件化石后,尤金不但说不出它是什么动物,甚至无法将它和任何一个已知动物类别联系起来。尤金事后写道:“这个发现很重要,也让我很尴尬。”1966年,尤金在论文中正式将这种动物命名为“塔利怪物”,以纪念其发现者。

拼出来的怪物

塔利怪物化石所处地层的年代为3亿年前的石炭纪晚期,那时的海洋被有颔鱼统治。塔利怪物显得很另类。如果在当时的海洋中遇到塔利怪物,那么首先映入眼帘的是一个长长的“鼻子”,其最前端有一个钳子一样的嘴,里面有多颗尖锐的牙齿。在“鼻子”的后面是它流线型的身体:身体前端长着与蜗牛类似的眼柄,体侧有类似鳃孔的小窟窿;身体尾部有水平和垂直的尾鳍。

从塔利怪物那看似七拼八凑的身体上,科学家找不到任何明确的演化线索:它们的钳状长嘴让人想起欧巴宾海蝎;柔软的身体和尾部像是鱿鱼或海蜗牛等软体类动物;鳃孔结构又与七鳃鳗等脊椎动物类似。塔利怪物的身体构造好像一锅乱炖,汇聚了节肢动物、软体动物和脊椎动物的特点。在塔利怪物被发现后的几十年时间里,科学家根据大量化石不断提出各种关于它们身份的假说,但始终确定不了它们是从什么动物演化而来的。

吸血怪物的祖先?

转机出现于2016年。当时,美国科学家麦考伊提出:塔利怪物是脊椎动物,并且很可能是现代七鳃鳗的祖先物种。七鳃鳗口若吸盘,内有利齿,身体每侧有七个鳃孔,这也是它们名称的由来。七鳃鳗科下属的动物个个都是生性凶猛的“吸血狂”,它们是地球上目前仅存的无颔鱼(绝大多数鱼有下颌,而七鳃鳗没有下颔)。

麦考伊掌握了两个关键性证据。首先,他发现在几乎所有的塔利怪物化石标本中,都有一条从眼部沿身体中央一直延伸到尾端的淡色中轴线。在此之前,一些科学家认为它是塔利怪物的消化道,不过事实并非如此。塔利怪物消化道末端的位置更靠近身体前半部分,并且一般在化石中会留下深黑色痕迹。经过分析,科学家证实淡色线条是塔利怪物的脊索(脊椎的前身,有弹性、能弯曲、不分节),而具有脊索是早期脊椎动物的标志性特征之一。

许多鱼类化石中都有鳃囊这个构造。鱼死后一般都是身体一侧接触水底,这样形成的化石能够保留清晰的鳃部形态。但塔利怪物死后,一般是身体前部或后部触底,这种姿态使其在形成化石的過程中鳃部形态很难完整保留下来。幸运的是,麦考伊找到了一些侧卧的塔利怪物化石,并在其中发现了类似七鳃鳗的鳃囊结构。

在同年发表的其他研究中,科学家在塔利怪物化石的视网膜部分同时发现了球形和圆柱形的黑素体层,这种视网膜的黑素体分层结构也是脊椎动物的标志性特征之一。

找到分子证据

2020年5月,在另一项关于塔利怪物的研究中,科学家再次确认了它们的脊椎动物身份。这一次科学家不走寻常路,他们选择从“生物学签名”入手进行研究。

不同大类的动物由独特的身体化合物构成。比如,螃蟹和龟都有保护自己的坚硬外壳。但螃蟹(无脊椎动物)的硬壳主要由几丁质(多糖)构成,而龟(脊椎动物)的硬壳主要由角蛋白(蛋白质)构成。因此高几丁质含量是无脊椎动物的生物学签名,而高蛋白质含量则是脊椎动物的生物学签名。

在该研究中,科学家对塔利怪物的多个化石样本进行了“原位拉曼显微光谱分析”,这是一种通过激光使特定分子基团发出不同共振光谱的分析手段。由于几丁质和蛋白质具有各自特有的分子基团,这种分析可以让科学家掌握化石中残留的有机物种类和比例。分析结果显示,塔利怪物化石样本中的蛋白质比例更接近脊椎动物的模式。在分子层面的坚实证据支持下,塔利怪物的脊椎动物身份终于被确定。

虽然科学家已经帮塔利怪物找到了它们的归属,但怎样解释它们和其他七鳃鳗科动物(无论是已灭绝的,还是现存的)外形的巨大差异呢?

其实,提出这个问题的人或多或少误解了进化。提到七鳃鳗,许多古生物爱好者就会想到“原始鱼”。而一旦在七鳃鳗和原始鱼之间画上等号,人们就容易把所有原始鱼类都想象成现代七鳃鳗的样子。七鳃鳗的确是现存的原始鱼,但在数亿年间,七鳃鳗家族在身体构造的进化方面进行了无数次探索和实验,诞生过一系列复杂、罕见甚至奇葩的身体构造改变,塔利怪物的存在就是最好的证据。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:02。
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