考古学家揭秘4.5亿年前三叶虫的奇异呼吸器官

　　一项新的研究在4.5亿年前的海洋生物中首次发现了复杂的呼吸器官的证据。与之前认为的相反，三叶虫可以用位于腿部的呼吸器与外界完成氧交换，也就是大腿上挂着类似鳃的结构。三叶虫是一群头部呈半月形、类似马蹄蟹的海洋动物，它们在进化方面取得了巨大的成功。虽然它们现在已经灭绝了，但它们却存活了2.5亿年以上，比一代霸主恐龙的存活时间还长。

　　得益于新技术和一组极其罕见的化石，来自加州大学河滨分校的科学家们现在可以证明三叶虫可以直接获取氧，并解释它们是如何做到的。这些发现发表在《科学进展》杂志上，有助于拼凑早期动物进化的拼图。"到目前为止，科学家们已经将三叶虫腿部的上分支与甲壳类动物的非呼吸上分支进行了比较，但我们的论文首次表明，上分支具有鳃的功能，"领导这项研究的UCR古生物学博士生Jin-Bo Hou说。

　　这项考古工作有助于将三叶虫在进化树上的位置更稳固地置于更古老的节肢动物，也就是一大群具有外骨骼的动物和甲壳类动物之间。

　　这项研究之所以能够进行，部分原因是由于化石标本。已发现的三叶虫有22000多种，但只有二十几种动物的软体部分可见。

　　"这些化石被保存在黄铁矿中，这被称为傻子的金子，但对我们来说，它比金子更重要，因为它是理解这些古老结构的关键，"UCR地质学教授和论文作者之一Nigel Hughes说。

　　CT扫描仪能够读取黄铁矿和周围岩石之间的密度差异，并帮助创建这些很少见的鳃结构的三维模型。

　　"它使我们能够看到化石，而不必对覆盖标本的岩石进行大量的钻探和研磨，"美国自然历史博物馆的研究小组成员古生物学家Melanie Hopkins说。"这样一来，我们就可以得到在显微镜下都很难看到的景象--真正的小型三叶虫解剖结构的宽度在10到30微米之间，"她说。作为比较，人类的头发大约有100微米厚。

　　研究人员可以看到血液如何通过这些精巧结构中的腔室过滤，在移动的过程中沿途拾取氧气，这使得它们看起来与螃蟹和龙虾等现代海洋节肢动物的鳃非常相似。

　　将黄铁矿中的标本与另一个三叶虫物种进行比较，为研究小组提供了更多关于腿部细丝如何相对于彼此排列的细节。

　　大多数三叶虫在海底“拾荒”，使用它们下肢上的尖刺来捕捉和研磨猎物。在这些部位的上方，在四肢的上支上，是这些额外的结构，有人认为是为了帮助游泳或挖掘。

　　"过去，人们对这些结构的目的有一些争论，因为上肢并不是呼吸装置的好位置，"Hopkins说。"你可以认为那些丝状物很容易被沉积物堵塞，但它们为什么要在身体上的那个地方进化出这种结构，这是一个悬而未决的问题。"

　　休斯实验室利用化石来回答关于生命如何针对地球大气的变化而发展的问题。大约在5.4亿年前，生活在海洋中的动物种类和复杂性出现了爆炸性的多样化。

　　"我们理论上已经知道这种变化一定与氧的增加有关，因为这些动物需要氧的存在。但我们几乎没有能力来衡量这一点，"休斯说。"这使得这样的发现更加令人兴奋。"