海洋中最奇特的虫子,经历了5次生物大灭绝,繁殖像外星生物!

整个海洋多毛虫群体都充满神奇。绝大多数人不知道的是,多毛虫是真正的海洋“霸主”。现已发现的海洋多毛虫至少有1万种,其中一部分有明亮的体色,或者能生物发光。它们适应了每一种我们能想象到的海洋环境——从深海热液喷口到拥挤的珊瑚礁再到开阔海域,其中许多种多毛虫找到了绝对堪称怪异的生存方式。

圣诞树虫

海洋中最奇特的虫子,经历了5次生物大灭绝,繁殖像外星生物!

要想欣赏多毛虫神奇的多样性和奇异生活方式,需要一种独特的心智。美国史密森尼自然历史博物馆的已故科学家福卡德,就是这样一个人。他从1979年起一直到2015年去世,都一直在潜心研究海洋多毛虫。他命名了近300种海洋多毛虫,其中36种被以他的名字命名。2015年7月1日是福卡德诞辰80周年,这一天也被确定为第一个“国际多毛虫日”。现在,我们一起来看看多毛虫的13大神奇之处吧。

多样性之冠

已知的多毛虫种类共享的特征并不多。它们都有头部、尾部和分节的身体。典型情况是,它们的每个体节都有一对类似于腿的疣足,尖刺状的刚毛从疣足上冒出。正是这些刚毛赋予了其多毛虫这个名称。这种简单的身体架构,正是多毛虫的巨大多样性的根基。疣足可以像船桨一样用于游弋,可以像腿足一样用于在海底移动,还可以像勺子一样用于在泥中挖洞。硬硬的刚毛让多毛虫难以被天敌吞食,有些多毛虫的刚毛还含有毒素。生活在地道中的多毛虫,使用疣足让充氧的海水循环进它们居住的狭窄空间。一些多毛虫还有羽毛状外鳃。但任何规则都有例外,有些多毛虫甚至没有疣足。

挺过了5次大灭绝

多毛虫及其亲戚家族已经存在了很长时间。科学家在伯吉斯页岩层中发现了多毛虫化石,这个著名岩层中保存着大约5.05亿年前寒武纪时期的许多软体动物化石。像今天的多毛虫一样,许多远古多毛虫也有疣足、羽毛状刚毛和伸出头部的触角。这些化石多毛虫是已知多毛虫最早的祖先。从寒武纪开始,地球上发生了5次生命大灭绝,其中一次杀死了大约96%的海洋动物。但海洋多毛虫挺过了所有大灭绝,以至于才有今天我们所见的多毛虫多样性。

家族树充满神秘

海洋中最奇特的虫子,经历了5次生物大灭绝,繁殖像外星生物!

多毛虫至今已存在了超过5亿年,最早的海洋多毛虫已演化成今天的至少1万种多毛虫。漫长的演化时间,让多毛虫演化出种种差异和种种怪异特性,这大大增加了科学家归类它们和描述它们之间相关性的难度。福卡德毕生都在研究这个课题。他在20世纪70年代)发表的一篇论文,阐述了在建立多毛虫系谱图方面的种种挑战。接下来的数年里,他发表了更多这方面的论文。他批评传统分类法把多毛虫分成两大类:游弋或爬行的多毛虫与静止的多毛虫。其实,大多游弋的多毛虫最终演化成几乎不动的多毛虫,反过来也一样。因此,传统分类法行不通。此外,他注意到每一位分类学家都各自运用一种不同的特征去分类多毛虫,例如比较它们的咽头。这样一来,每一位分类学家创制的系谱图和命名体系都不一样。1997年,在学生的辅助下,福卡德完成了一项对多毛虫之间相互关系的新研究。他们在这篇论文中指出,尽管他们的分类法仍可能不正确,但也算是前进了一步。

最耐热动物之一

设想一下,把你身体的一半泡在一大锅滚烫的水里,并且一直这样生活,你肯定完全受不了。但这正是一种多毛虫——庞贝虫的生活方式。它们生活在深海底的热液喷口附近,在那里,它们的尾巴一直处于超过60℃的水中。它们的头部(鳃所在的位置)从它们管状的身体上伸出,那里的水温是凉爽的21℃。在2013年的一项研究中,科学家把庞贝虫带出海底,调查它们能忍耐多高的温度。庞贝虫需要在类似于深海环境的压力下生活,虽然科学家无法在把它们运送至实验室的过程中为它们创制这样的压力条件,但它们在实验室里仍能忍受41.7℃的温度(不过存活时间不长)。科学家认为,庞贝虫与它们身上的细菌之间存在共生关系:庞贝虫产生黏液喂养细菌,细菌则可能为庞贝虫形成隔热层。

繁殖方式像科幻

大多数海洋多毛虫都以传统的方式进行繁殖,即释放卵子和精子到周围海水中。但有一种多毛虫生活在一种深海海绵中。它们习惯了慢悠悠、很少动的生活,只吸食从附近经过的食物。从海底游到海面,这对于不擅长游泳的它们来说,当然是一趟漫长而又危险的征程。但对这种多毛虫和其他一些种类的多毛虫来说,演化过程带给了它们一种合适的繁殖方式:把自己的“繁殖版本”派到海面,去完成危险的交配任务。为此,它们的尾部会长出没有嘴巴和大眼睛的脑袋——生殖根。生殖根的消化道退化,以容纳精子或卵子。生殖根的肌肉系统重组,能胜任漫长征途所要求的游弋。交配时间到了,生殖根从多毛虫身上分离,游到海面释放配子,一些生殖根随后死亡。与此同时,这些多毛虫剩下的身体依然栖息在海底,它们能为下一次繁殖制造更多生殖根。如果生殖根能在这趟征程后存活,它的身体就回到完整的多毛虫状态,开始慢吞吞的生活,直到再次交配。不过,能产生生殖根的多毛虫种类不多。对大多数多毛虫来说,其生殖方式都是将整个身体都转变为游弋的精囊或卵囊(统称有性节),排泄系统变得能容纳和释放配子,眼睛也变大,以便在海面感知光线。

没有氧也能活4天

你可能对甲烷水合物这个词感到很陌生,但它们已在海底下形成了数百万年。它们呈结晶的冰状结构,主要由富含能量的甲烷和冰组成。这样的沉积物在全球海底都有发现,但人们过去认为只有微生物才能依赖于它们而生存,直到甲烷冰多毛虫被发现。1997年,一个研究团队偶然发现了从墨西哥湾海底凸出的一片巨大的甲烷水合物沉积层。科学家们看到,该沉积层上爬行着许多小虫子——一个新种的多毛虫。他们把其中一些活的多毛虫带回实验室,发现它们成熟后无需氧也能存活96小时。科学家推测,这些多毛虫依赖进食甲烷冰表面的活菌生存。它们或许也促进了这些细菌的生长:它们的摇曳疣足创生了沿着甲烷冰的水流,把新鲜的氧带给它们自己,也带给细菌。科学家对甲烷冰多毛虫的存在感到兴奋,因为它对人类探索外星生命有启发。甲烷冰多毛虫在如此极端的环境中也能生存,意味着在甲烷丰富的其他卫星和行星上可能存在生命。

模拟圣诞树很容易

个头小小、色彩缤纷、像是圣诞树的圣诞多毛虫,点缀着全球的热带珊瑚礁。它们的数量是如此之多,以至于它们看起来就像是从一座珊瑚礁的背上冒出的一座小森林。它们的大部分身体都隐藏不露,因为它们在活珊瑚中挖出管道作为家。从这些管道中,它们伸出被称为辐棘的羽毛状结构。它们用辐棘来呼吸,也用辐棘抓取浮游植物或其他小颗粒当晚餐。危急时刻,它们会收回辐棘,藏身管道,直到险情结束。

多毛虫也会假扮僵尸

有5种僵尸多毛虫,它们如此得名,是因为它们喜欢吃海底腐烂动物的骨骼。它们当中大多数都是在吃鲸鱼骨骼时被观察到的,但如果有其他遗骸,它们不会挑食。僵尸多毛虫皮肤产生的一种酸能溶解骨骼,这样它们就能吃到骨骼里的脂肪和蛋白质。僵尸多毛虫没有嘴或胃,而是依赖根系统进食。它们把根钻进骨骼,生活在根表面的共生菌帮助它们消化食物。对于僵尸多毛虫究竟怎样摄取养分,科学家依然不清楚。科学家在骨骼表面只看到了雌性僵尸多毛虫,这是因为雄虫很小,并生活在雌虫体内。一只雌虫体内就生活着数百只雄虫,它们由此避免了在深海散落的骨骼上寻找配偶的压力。

“多毛”规则有例外

大多数多毛虫都名副其实,但有一种多毛虫只有两根刚毛,这两根刚毛与这种多毛虫的体长一样长,刚毛表面覆盖着一种稀释的黏性组织。这两根刚毛就像是从脑袋两侧伸出的角一样,它们很可能被用于在多毛虫游动时感知周围情况。这种多毛虫是敏捷的游泳高手,它们的身体两侧排列着肌肉发达的疣足。它们很可能凭借速度灵活地避开掠食者,但它们还有另一种防御手段:它们是为数不多的几种能生物发光的多毛虫之一。受到威胁时,它们的疣足能够发射闪光误导捕食者,它们则趁机逃离。

复杂的大眼睛

浮沙蚕科多毛虫拥有的复杂大眼睛,可媲美头足类动物和脊椎动物的照相机似的眼睛。它们有角膜、虹膜、晶状体及高分辨率视觉(人也拥有这样的视觉)所需的其他结构。此外,它们的视网膜像头足类动物的那样朝着光,而不是像我们人类的那样背着光,这意味着这些多毛虫没有脊椎动物那样的盲点。大多数浮沙蚕科多毛虫生活在海水上层200米范围内,在这里它们能看见阳光。它们的身体细而长,它们的眼睛直径可达身体直径的两倍。它们的身长让它们难以迅速或优雅地移动,但它们的敏锐视觉让它们不容易落入“虎口”,因为它们在很远处就能看见捕食者,所以有足够时间逃生。

庞贝虫

海洋中最奇特的虫子,经历了5次生物大灭绝,繁殖像外星生物!

多毛虫也搞“机会主义”

海洋多毛虫并非都见于管道或海底,现已发现近400种多毛虫与其他无脊椎动物关系密切。一些多毛虫能从与一些无脊椎动物的共生中得到好处,它们不会伤及宿主,而其他一些多毛虫则会通过寄生而造成宿主牺牲。有一种多毛虫被发现与超过30种不同的无脊椎动物共生,其中包括海星和多种管足动物。这种小小的多毛虫因为海星而有了安全的家。寻找宿主很可能是一项挑战,但研究表明这种多毛虫能追寻宿主发出的化学信号。

个头小小 本领很大

有鳞多毛虫的扁平身体,覆盖着被称为翅鞘的鳞片。这种多毛虫看起来有点像住在海洋里的不倒翁。作为一种防御机制,它们的鳞片掉了可以再生。有些有鳞多毛虫的鳞片会产生生物发光,这会对捕食者形成误导和威慑。有鳞多毛虫是肉食动物,捕食其他小型无脊椎动物,例如螃蟹、海星、海螺甚至其他多毛虫。一旦你看见它们的上颚(嘴巴),就能理解为什么这些小小的虫子能把其他无脊椎动物当点心吃。许多有鳞多毛虫都很小,但一些深海有鳞多毛虫身长可达30厘米,例如,南极海域就存在巨型有鳞多毛虫。

方背鳞虫

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“乌贼多毛虫”就是多毛虫

2017年,在探索苏拉威西海的深海时,科学家通过真空泵吸上来一种奇异的“嵌合动物”。它拥有多毛虫的身体,但头上有许多像乌贼的那样长长的附器,因而它被科学家戏称为“乌贼多毛虫”。但事实上,它是完完全全的多毛虫,而不是真正的嵌合动物。乌贼多毛虫头上有10根触角,触角不仅粗,而且几乎与身体等长。其中8根用于呼吸和感知,2根用于从水中抓取微粒食物。乌贼多毛虫还有6对羽毛状的感觉器官——颈器,它们基本上相当于鼻子。乌贼多毛虫用船桨似的疣足和刚毛构成的“扇子”推动自己前行。乌贼多毛虫的模样已经够惊人了,但科学家发现它真正奇妙之处在于它看来是一个过渡物种。它兼具游弋多毛虫与海底多毛虫的特征,这有助于科学家探明多毛虫的演化历程。福卡德在乌贼多毛虫被发现后说:“它(乌贼多毛虫)的身体真是妙不可言,它让我欣喜若狂。”

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