【地球演義】就是一盤大螺貝

按理說,寫完雙殼綱,就該介紹腹足綱瞭。但問題是,晚古生代的腹足綱真沒有什麼可寫的(當然很可能有關於腹足類的有趣資料,但是井蛙沒有查到,歡迎大傢補充指正)。看看石炭紀和二疊紀的腹足綱化石:

化石產地:阿拉斯加,圖片來源自[1]。

都是一些扁的,圓的,尖的螺殼,除瞭個頭都比較小(已發現的最大的二疊紀螺殼也不過10幾厘米高,像今天的大法螺,唐冠螺,椰子渦螺這樣尺寸的大型種類還沒有出現),也看不出和今天的螺螄有什麼不一樣。

腹足綱在石炭紀登上陸地(參見第一百七十六回 螺螄殼裡做道場)。陸生蝸牛在二疊紀繼續發展。但依然是種類少,數量少,結構簡單,個體也小,連最常見的蝸牛(灰巴蝸牛,同型巴蝸牛,條華蝸牛)那樣大的都沒有。

一些石炭紀和二疊紀的陸生蝸牛化石,外形有點像今天的煙管螺或者細鉆螺,殼高不到1厘米。化石產地:美國,圖片來源自[2]。

在德國開姆尼茨石化森林(參見第二百十二回 鐵蠆猙獰12:“二疊紀初大滅絕事件”),也發現瞭許多陸生蝸牛的化石(上圖左下)。它們和昆蟲,蛛形類,多足類一起,搭建起二疊紀土壤生態系統的重要一環。圖片來源自[3]。

腹足綱也在二疊紀末大滅絕中損失慘重,大約90%的種類消失,比如和海蕾纏綿得難解難分的寬角螺(參見第一百三十一回 螺宮)。不過我們都知道,災難過後,無論海洋和淡水螺類,還是陸生蝸牛,又慢悠悠地恢復生機,發展壯大,子孫綿延,直到今天。

好瞭,二疊紀腹足綱說完瞭。剩下的篇幅,聊聊軟體動物中一些比較冷門的類群吧。

軟體動物的系統發育樹和早期演化史也是本糊塗賬。傳統上把現存的軟體動物分為單板綱,腹足綱,雙殼綱,頭足綱,掘足綱(這五綱歸入有殼亞門Conchifera),多板綱和無板綱(這兩綱歸入有刺亞門Aculifera)。劃分的主要依據是頭,足,內臟的結構,貝殼的有無,數量,形狀,等等形態學的證據。這些綱之間也似乎確實涇渭分明,任誰也不會把單殼的螺和雙殼的蚌弄混。

直到分子生物學的分析給出瞭一些顛覆性的結論。

通過對101種軟體動物的基因分析比對繪制的軟體動物系統發生關系圖。從這張圖上看,根本不存在什麼“有刺亞門”和“有殼亞門”,掘足綱,無板綱和頭足綱(還有“一小部分”腹足綱)是近親;單板綱包含在多板綱之內,和“一部分”雙殼綱是姊妹群。最不可思議的是,腹足綱和雙殼綱居然都是二源(diphyletic)的。圖片來源自[4]。

從上面的系統圖來看,軟體動物至少有兩次獨立演化出互相鉸合,自由開閉的左右雙殼結構。一些雙殼類(比如牡蠣和刀蛤)與螺螄和蝸牛的親緣關系比和另一些雙殼類(比如毛蚶和蜆子)還要更近一些。這似乎很難讓人接受,畢竟,誰也沒有見過介於螺和蚌之間的現代動物。【——井蛙孤陋寡聞瞭,感謝 @雪風號驅逐艦 @shayu2411 @Melanostictus II 提供的資料,確實有介於螺蚌之間的現代軟體動物:一類名叫朱莉螺科Juliidae的海螺,也被稱作雙殼螺類(Bivalved Gastropods)。它們是長這樣的:

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(圖片來源自網絡)

蝸牛形的軟體背著一對蚌殼。看來軟體動物演化出鉸合雙殼結構並不是一件很困難的事。 】

但這樣的動物確實曾經存在過。軟體動物門中,絕大多數綱一級的分類單元都在二疊紀末大滅絕中幸存下來。但有一個倒黴蛋除外,那就是喙殼綱(Rostroconchia)。

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這是一些泥盆紀和石炭紀喙殼綱動物的化石。圖片來源自[5]。

喙殼綱的貝殼看上去非常像雙殼類的蛤蜊或者蜆子。但是仔細看貝殼的中線,會發現它們其實隻有一片貝殼,沒有鉸合結構,也不能自由開合。

二疊紀喙殼類Oxyprora tschernyschewi化石。產地:俄羅斯基洛夫州。 喙殼類的貝殼左右對稱,而且對稱的兩半無論形狀,紋理還是生長方式都非常像雙殼類。再重復一遍:它們隻有一片貝殼。圖片來源自[6]。

Oxyprora tschernyschewi的貝殼結構。喙殼類的貝殼是固定死的,前後有兩個開口。前端的開口往往延長成一個管狀的“喙”,也許和雙殼類的進出水管功能相同。足從後端的開口(anterior gape ,ag)伸出來,爬行或挖掘洞穴。圖片來源自[6]。

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推測喙殼類活著的時候,很可能就是像這樣把自己半埋在泥沙裡,讓水流從延長的“喙”進入體內,過濾食物顆粒,完成氣體交換,並帶走排泄廢物。在古生代中,這些奇怪的單殼蛤一直和真正的雙殼類分享海底的塗泥(參見第一百一回 三殼鼎立)。圖片來源自[7]。

喙殼類的發育過程也像是螺和蚌的混合體。它們的幼體最早會長出一片螺旋形的小貝殼,然後分裂出兩個生長點,分別向左右兩側延展,然後包合,形成成體的類似雙殼類的貝殼形狀。在一些早期喙殼類化石上,生長痕跡非常明顯。這樣先螺後蚌的過程,自然會引起聯想:也許雙殼類也有類似的起源,隻是走得更遠,單殼發育的階段最終消失,直接進入雙殼發育的階段。

奧陶紀的喙殼類Pinnocaris lapworthi化石,產地:蘇格蘭。 圖片來源自[8],標尺長度3毫米。

Pinnocaris lapworthi化石放大,在貝殼的生長起點可以看到一個小小的螺旋。這是它的幼體形成的最早的貝殼(胚殼,Protoconch)。但是它的貝殼很快就停止瞭螺旋生長,然後像雙殼類一樣延展出兩側對稱的寬大殼體。圖片來源自[8],標尺長度2毫米。

喙殼類的化石上沒有留下什麼軟體結構的信息,隻能推測有發達的足,外套腔和水管系統。至於它們的足到底是像腹足綱那樣扁平的,像雙殼綱那樣斧形的,或者像掘足綱那樣柱狀的,有沒有眼睛,有沒有觸角,有幾對鰓,消化道彎成什麼樣,就沒人說得清瞭。

一種新發現的中二疊世喙殼類Anetshella golowkinskyi。研究者為它單獨建瞭一個目Anetshelloida。產地:俄羅斯韃靼斯坦。圖片來源自[9]。

Anetshella golowkinskyi復原圖(b)。從貝殼形狀上看,它似乎代表著喙殼類的一項演化嘗試,從像雙殼類那樣潛泥濾食(a)過渡到像腹足類那樣爬行食泥(b)。螺和蚌的界限,又一次模糊瞭。圖片來源自[9] 。

喙殼類在古生代繁榮一時,然而終於在二疊紀末全部滅絕。我們再也無緣嘗(劃掉)見到這些亦螺亦蚌的古怪動物,無法嘗(劃掉)欣賞它們華美的貝殼,笨拙的運動,還有不可思議的生長過程。

一些喙殼類的外形。雙殼類在中生代崛起後,全盤接收瞭喙殼類曾經占據的生態位。圖片來源自[10]。

相比雙殼綱,腹足綱的二源論倒是更容易接受一些。像金伯利蟲和齒謎蟲(參見第三十七回 鮑魚之肆)那樣的軟體動物祖先就已經演化出齒舌和寬大的腹足。在寒武紀,許多軟體動物類群都演化出錐形貝殼,然後自然而然地卷曲成螺旋(最典型的是腹足綱和頭足綱)。

一些早寒武世軟體動物化石,和它們可能的演化關系。這些不到5毫米的小貝殼可能屬於腹足綱,頭足綱,雙殼綱,喙殼綱,單板綱,多板綱,太陽女神螺綱,或者其他一些不為我們所知的軟體動物類群。圖片來源自[11]。

最早演化出螺旋形貝殼的軟體動物可能屬於太陽女神螺綱(Helcionelloida),這是一類在寒武紀早期出現,在奧陶紀早期滅絕的微小貝殼,外形有點像魔法師的尖帽子。有些太陽女神螺的貝殼上有一根明顯的像是水管的結構,但到底是進水管還是出水管呢?沒有人知道答案。

一些早寒武世太陽女神螺化石,貝殼上有一根明顯的管子。這個結構沒有在其他軟體動物的貝殼上發現過。產地:加拿大紐芬蘭省,圖片來源自[12],標尺長度10微米。

格陵蘭島發現的早寒武世太陽女神螺Yochelcionella greenlandica化石。圖片來源自[13] 。

太陽女神螺的兩種復原圖。那根管子到底是水流流入還是流出的通道,決定瞭貝殼的朝向。太陽女神螺像“怪誕蟲”一樣頭尾難分——不對,它其實比怪誕蟲更加神秘,因為完全不知道軟體的結構,隻好隨便畫一個像蝸牛一樣的身體塞在貝殼下面。圖片來源自[12]。

一隻現代石鱉(多板綱)的腹面觀。它的嘴和足很像腹足類,在足的兩側可以看到成排的鰓絲,這就和腹足綱非常不同瞭。圖片來源見水印。

井蛙在第一百七十八回 曲徑通幽稍微介紹瞭一下石鱉和多板綱。這類怪模怪樣的軟體動物保留瞭許多原始的特征,比如沒有明顯的頭部,外套腔不發達,貝殼和內臟分節等等。

疑似多板綱的微小貝殼在寒武紀就已經出現,但可以確定的石鱉化石直到泥盆紀才發現。多半綱在古生代也演化出一些非常有意思的種類。比如有一個目被稱為“Multiplacophora(井蛙暫且翻譯成復多板目)”。現代石鱉後背上隻有一排(8塊)互相堆疊的貝殼,而復多板目石鱉的貝殼是長這樣的:

泥盆紀復多板目石鱉Protobalanus spinicoronatus化石,產地:美國俄亥俄州,保存於辛辛那提自然歷史博物館(Cincinnati Museum of Natural History)。圖片來源自[14],I-J標尺長度為5毫米。

另一種泥盆紀復多板目石鱉Hannestheronia australis化石,產地:美國俄亥俄州,保存於辛辛那提自然歷史博物館(Cincinnati Museum of Natural History)。圖片來源自[14],A標尺長度為5毫米。

所以復多板目石鱉後背上共有3排17塊貝殼,在貝殼的周圍還有一圈鋒利的尖刺。如此嚴密的防護,或許說明這類動物比較好吃(劃掉劃掉)生活在一個危機四伏的海洋中。

無板綱(Aplacophora),多板綱(Polyplacophora)和哈氏蟲(Halkieria),黎鐮蟲(Orthrozanclus,參見第三十六回 裝甲蛞蝓)可能的系統發生關系。復多板目是多板綱的一個演化盲支。圖片來源自[14]。

復多板目也在二疊紀末灰飛煙滅。這實在有些可惜,如果它們生活到現代,就很好玩瞭。你看:

這樣的是石鱉。圖片來源自[15]。

那這樣的——Protobalanus spinicoronatus復原圖,來源自[15]——是不是該叫“石龜”呢?

然後還有這個,大概可以叫“石黿”吧:

現代最大的石鱉:橡膠靴石鱉(Cryptochiton stelleri),也叫巨型太平洋石鱉(Giant Pacific chiton)。體長可以達到40厘米,貝殼埋在粗糙的背部表皮下面,看起來像一大灘爛膠皮。據說吃起來又老又硬,口感極差。圖片來源見水印。

哈哈,軟體龜鱉樂園。

這一回寫得很亂,就當是一鍋貝殼大雜燴吧。

就像這樣。圖片來源自網絡。

地球名片

生物分類:動物界-軟體動物門-太陽女神螺綱

存在時間:寒武紀早期 至 奧陶紀早期

現存種類:無

化石種類:不明

生活環境:海洋

代表特征:可能是腹足綱,雙殼綱,頭足綱和掘足綱的共同祖先;具有微小的盤狀或螺旋貝殼;有些種類具有類似水管的突出結構

代表類群:太陽女神螺

參考文獻:

[1] Ellis L. Yochelson, J. Thomas Dutro, JR., Late Paleozoic Gastropod from Northen Alaska. Geological Survey Professional paper 334-D

[2] Alan Solem, Ellis L. Yochelson, North American Paleozoic Land Snails, with a Summary of Other Paleozoic Nonmarine Snails. Geological Survey Professional Paper, 1072

[3] Jason A. Dunlop, David A. Legg, Paul A. Selden, et al., Permian scorpions from the Petrified Forest of Chemnitz, Germany. BMC Evolutionary Biology, 2016, 16:72, DOI 10.1186/s12862-016-0634-z

[4] Gonzalo Giribet, Akiko Okusu, Annie R. Lindgren, Evidence for a clade composed of molluscs with serially repeated structures: Monoplacophorans are related to chitons. PNAS, 2006, vol. 103, no. 20, 7723–7728

[5] Nicole S. Rogalla, Michael R. W. Amler, Biogeographical distribution patterns in Mid- and Late Palaeozoic Conocardioida (Mollusca: Rostroconchia). Cour. Forsch. –Inst. Senchenberg, 242(2003), 51-69

[6] A. V. Mazaev, Middle Permian Rostroconchs of the Kazanian Stage of the East European Platform. Paleontological Journal, 2015, Vol. 49, No. 3, pp. 238–249, DOI: 10.1134/S0031030115030089

[7] Michael R. W. AMLER, Shallow marine Rostroconchia (Mollusca) from the latest Devonian (Strunian) and their significance for rostroconch life style and evolution. GEOLOGICA BELGICA (2016) 19/1-2: 111-120

[8] Peel, J.S. 2004. Pinnocaris and the origin of scaphopods. Acta Palaeontologica Polonica 49 (4): 543–550

[9] A. V. Mazaev, Anetshelloida, a New Rostroconch Order (Mollusca: Rostroconchia). Paleontological Journal, 2012, Vol. 46, No. 2, pp. 121–131

[10] Peter J. Wagner, Patterns of morphologic diversification among the Rostroconchia. Paleobiology, 23(1), 1997, pp. 115-150

[11] P. Y. PARKHAEV, The Cambrian ‘basement’ of gastropod evolution. From: VICKERS-RICH, P. & KOMAROWER, P. (eds) The Rise and Fall of the Ediacaran Biota. Geological Society, London, Special Publications, 286, 415–421, DOI: 10.1144/SP286.31

[12] ATKINS, C.J. & PEEL, J.S. 2008. Yochelcionella (Mollusca, Helcionelloida) from the lower Cambrian of North America. Bulletin of Geosciences 83(1), 23–38

[13] Atkins, C.J. & Peel, J.S. 2004–10–20: New species of Yochelcionella (Mollusca: Helcionelloida) from the Lower Cambrian of North Greenland. Bulletin of the Geological Society of Denmark, vol. 51, pp. 1–9

[14] JAKOB VINTHER, PETER JELL, GEORGE KAMPOURIS, et al., THE ORIGIN OF MULTIPLACOPHORANS – CONVERGENT EVOLUTION IN ACULIFERAN MOLLUSCS. Palaeontology, Vol. 55, Part 5, 2012, pp. 1007–1019

[15] University of Texas at Austin. "CT scan and 3-D print help scientists reconstruct an ancient mollusk." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 September 2012. <www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120919125742.htm>

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