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        化石里永恒的愛

        2022-04-08 13:48:29紅色皇后
        奧秘 2022年3期
        關(guān)鍵詞:生物

        紅色皇后

        德國麥賽爾化石遺址,是“世界文化遺產(chǎn)”之一。這里原本是一個小火山湖的湖底,保存了種類極其豐富且完整的動植物化石,其中包括許多無盾龜。這種龜屬于兩爪鱉科,有趣的是,有不少龜兩兩成對,呈現(xiàn)“一個疊一個”的姿態(tài)。這是已知唯一保持交配姿勢的脊椎動物化石范例。

        雌性介形蟲的化石,保存了精子儲存器官和蜿蜒盤曲的容納精子的通道。

        從化石中,可以觀察到各種凝固在瞬間的生活細節(jié),甚至包括“私房事”。2013年一篇論文介紹了中國科學(xué)家在內(nèi)蒙古發(fā)現(xiàn)的一件昆蟲化石:那是一對沫蟬,腹面相對,雄性的生殖器還插在雌性的交配囊里。研究者將其命名為“永恒的愛”。

        在澳大利亞一個山洞中,發(fā)現(xiàn)了最古老的精子化石。這些精子來自距今2300~1600萬年的介形類。介形類是甲殼亞門的小動物,俗稱介形蟲,擁有動物界體積最大的精子。有的介形蟲精子長達1厘米,是自身長度的4倍。不過,一種果蠅(二裂果蠅)的精子比介形蟲更長,達到5.8厘米,因為它有一條非常細長的尾巴。

        在同一個山洞里,古生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了雌性的介形蟲化石,它們體內(nèi)保留著容納精子的通道,蜿蜒曲折,比精子本體還要長,真可謂“深不可測”。

        化石保留的動物社死瞬間,不僅能提供段子,還蘊含古生物學(xué)和古地質(zhì)學(xué)的許多重要信息。

        麥賽爾化石遺址有個謎:這里的動物是被誰所殺?比較可靠的解釋有兩種:一種是火山湖底的地質(zhì)活動,釋放出了有毒氣體,動物們被熏死。另一種是湖中有毒藍藻爆發(fā),喝了水的動物中毒而死。

        麥賽爾化石坑發(fā)現(xiàn)的龜化石標本

        在交配中死去的龜,能給我們提供一些柯南式的線索?,F(xiàn)生的水生龜類在求偶的時候,雄性一般會在水中做出一系列動作,傳遞求偶信號,然后才開始爬跨。雌雄會保持爬跨姿勢一動不動,如果交配發(fā)生在開放水域,兩只龜都會沉入相當深的水里。

        藍藻要陽光才能生存,所以它分布在湖水的表層,如果有藍藻毒素,也應(yīng)該在表層,龜無法在有毒的表層水里完成求偶儀式。無盾龜屬于鱉總科,這類龜?shù)钠つw缺乏鱗甲,表皮有豐富的血管,可以輔助呼吸,但也提高了通過皮膚吸收毒素的可能性。

        更合理的猜測是,湖底的火山毒氣泛上來,但還沒有到達表層水,湖水呈現(xiàn)雙層雞尾酒的形態(tài):下面有毒,上面無毒。無盾龜完成了求偶儀式,但開始交配的時候,它們抱在一起一動不動,沉入更深的水里,接觸到了有毒物質(zhì),共赴黃泉。

        最古老的“交配化石”,發(fā)現(xiàn)于加拿大的努納福特,是一種約10億年前紅藻的化石,具有兩個性別的孢子,說明它會進行有性生殖。

        開辟鴻蒙,誰為情種?生物學(xué)界認為,交配的誕生對生命的演化具有深遠的意義。

        一種觀點是,交配可以保存生命的“設(shè)計書”——基因。無性繁殖的生物如細菌隨時都能生產(chǎn)下一代,但有性繁殖的多細胞生物,在發(fā)育早期就選定一部分細胞,供未來進行有性繁殖使用(比如,人類卵細胞的前身“初級卵母細胞”,在胚胎三個月大時就已經(jīng)形成了)。這一部分細胞被保護起來,盡可能減少分裂和外界干預(yù),從而保留了完整的基因,避免產(chǎn)生有害的突變,就像是圖書館保存的善本古書一樣。

        永遠定格在這一瞬間

        另一種觀點更加有趣,交配的作用是讓細胞做好“團建”工作。多細胞生物的生存,需要許多細胞的合作:比如有了營養(yǎng),大家分著吃;遇到寄生生物,要派出免疫細胞抵御外敵。問題是,一般情況下,自然選擇并不會偏袒團結(jié)無私的細胞,如果有的“自私”細胞只顧繁殖自己,團體的利益就會受到損害,甚至全局傾覆(有一種“自私”細胞導(dǎo)致的不利現(xiàn)象我們都知道,叫做癌癥)。那么,在什么情況下,自然選擇會讓無私的細胞獲益呢?如果這個細胞能選擇幫助自己的親戚,或者是自己的復(fù)制體,那即使它自己做出了犧牲,因為它的親戚也有同樣的“團結(jié)基因”,“團結(jié)”這一“品格”仍然會保留下來,甚至?xí)敝掣唷?/p>

        有性生殖的多細胞生物,都是從一個細胞(受精卵)發(fā)育而來的,所以除了少量的突變以外,體內(nèi)的細胞都擁有相同的基因。換句話說,這是一個有助于自然選擇產(chǎn)生“團結(jié)基因”的環(huán)境,大家都是一家人嘛。

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