在人類社會中，保持適當社交距離能有效控制疫情傳播，優化公共空間并減少摩擦。在數億年前的古老海洋中，一群看似無法移動的海洋生物也懂得利用自身“裝備”來主動維持個體間的距離。近日，中國科學院南京地質古生物研究所戎嘉余院士和黃冰研究員針對在中國貴州桐梓、仁懷地區發現的約4.36億年前的志留紀早期腕足動物化石居群展開了深入研究。該研究首次揭示了這些遠古海洋底棲生物利用身體上的微小結構——剛毛，來維持彼此間的“社交距離”，并形成井然有序的生存格局。
研究聚焦名為Nucleospira calypta的無窗貝類腕足動物。剛毛是其外套膜邊緣生長的細長、柔韌的毛狀結構，在化石中極難保存，尤其是在寒武紀之后的漫長地質歷史中更是鳳毛麟角。得益于該研究中原位埋藏的化石標本罕見地保存了腕足動物外套膜邊緣的剛毛結構，且完整保留了它們生命最后時刻的真實狀態，為學界打開了觀察遠古生物群落的珍貴窗口。研究人員綜合運用掃描電鏡、X射線熒光光譜及顯微CT等多種現代分析技術，清晰重構了這些直徑約20微米的剛毛精細形態，并證實了其中一種獨特的剛毛保存機制，即剛毛先是在缺氧環境下迅速黃鐵礦化，繼而在弱酸性條件中被鈣質外殼包覆，阻止壓實與氧化。因此，即便黃鐵礦后期轉為氧化鐵，仍能完整保留其微觀形態。
同時，研究人員通過最近鄰分析和泰森多邊形等空間點格局分析方法發現，這些腕足動物的分布并非隨機雜亂，而是呈現出統計學上類似棋盤的非隨機、均勻分布模式，這種“棋盤狀”布局暗示個體之間存在間距調節機制。進一步，研究人員通過分析發現，化石居群中個體間的平均距離與它們保存完好的剛毛長度之間存在明確的定量關系，即這個間距約是剛毛長度的1.5倍至2倍。此前，這種看似固著不動的生物發生位置微調存在先例，如現代藤壺在固著后仍能進行極緩慢的遷移，以優化生存空間。因此，研究推測，Nucleospira calypta因光滑的盤狀外殼和無肉莖特征，使其具備了在如微弱水流等外力或自身極微弱活動下發生毫米級緩慢滑動的可能。當個體間距過近，其伸展的剛毛會與鄰居接觸，這種持續的物理接觸經過長時間累積，最終促使整個居群達到互不干擾、空間利用最優化的穩定構型，這能最大限度地避免濾食性生物彼此間攝食水流相互干擾。
該研究首次將精微的解剖學結構（剛毛）與統計學上的居群空間格局直接聯系起來，為“生物間的相互作用如何塑造居群結構”這一古生態學問題提供了直接證據。同時，該研究證實，遠古居群的形成受制于被動的環境因素或幼蟲的隨機固著，以及生物個體間由其形態結構引起的相互作用。這一發現加深了學界對古生代海洋生態系統復雜性的理解，凸顯了看似微不足道的特征在生命演化長河中可能產生的重要生態影響。
相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。
論文鏈接
基于化石標本復原的Nucleospira?calypta單個個體與其邊緣的剛毛(A)，以及居群生活狀態生態復原圖(B)
Nucleospira calypta由氧化鐵保存的剛毛、腹殼內模、局部放大示剛毛（A-D），及其掃描電鏡與能譜分析（E-H）
Nucleospira calypta保存于礦化層下的剛毛形態（A-F），及其顯微結構（F-H）與顯微CT三維重建（I-K）
Nucleospira calypta原位埋藏化石居群與其X射線熒光光譜分析元素分布（A-D），其空間分布的泰森多邊形分析（E），以及另一小型集群實例（F）
本文鏈接：4.36億年前海洋生物用剛毛實現“社交距離”精準調控http://www.sq15.cn/show-12-1503-0.html
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