西大研究團隊提出關於水母游泳習性起源新假說

本報訊 (記者 呂揚)水母游泳的行為起源和演化是學術界長期存在的一個難題。主要原因是大多數水母身體97%的組成成分是水,難以形成化石。日前,西北大學早期生命研究團隊提出了關於水母游泳習性起源的新假說:水母游泳行為起源於底棲型水母的取食行為。該研究成果於今年1月31日在國際期刊發表。
水母是現代海洋生態系統中的重要成員,包括水螅水母、缽水母、立方水母等,均憑借傘緣肌肉(冠狀肌)的節奏收縮、排水所產生的反作用力來推進游泳。
2016年,西北大學韓健研究員在5.18億年前的寒武紀澄江生物群中發現了能感受重力變化的、已知最為古老的游泳型水母,而這種水母游泳方式所依賴的肌肉,目前為止都沒有很好的化石証據。研究團隊在更早的5.35億年前的陝南寧強寒武紀寬川鋪組中的底棲型水母胚胎化石中,找到圍繞傘緣離散分布的直徑9—15微米肌肉束。這些肌肉束,跟現代水母一致,都是位於內傘的位置,但是有別於現代水母。這些水母化石無論是在孵化前還是孵化后很長一段時間,都被包裹在自身分泌的具有保護作用的圍鞘之中。研究人員認為,這些冠狀肌的功能主要是為了取食以及呼吸,因為已經具有了成束的冠狀肌,其收縮可以使得下傘腔體積變小,擠壓水流噴到圍鞘之外﹔收縮的體形通過中膠層的彈性恢復原狀,在此過程中,外界水流流入圍鞘之內,帶來小的食物顆粒和氧氣。因此,研究人員推測冠狀肌最原始的功能,是與底棲型水母取食、呼吸有關,游泳的功能是后期逐漸擺脫圍鞘而演化出來的。
韓健表示,按照達爾文進化理論,任何一個復雜生命現象都是長期演變來的,水母游泳也不例外,也需要很多外在和內在前提條件。外在條件包括海水氧氣含量的高低、水體中已有其他獵物﹔內在條件包括有節奏的神經沖動、感受重力的平衡石、伸縮能力較強的冠狀肌、較厚的中膠層、比較深的下傘腔等。
“具備冠狀肌不代表當時的水母已經可以游泳。我們認為,游泳只是底棲型水母取食、呼吸的副產品,這是我們針對水母起源與演化這個問題提出的一個新假說。”參與研究的宋希坤博士表示,該項研究所發現的寒武紀早期水母體具有圍鞘但無游泳能力,這提示早期的水母體可能是一種特化的水螅體結構。
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