4.6亿年前双壳类动物Anomaodonta（左）和Vanuxemia（右）的显微CT扫描，它们是扇贝、贻贝、牡蛎和许多其他物种的早期成员。资料来源：Stewart Edie
据芝加哥大学（斯图尔特·伊迪）：每隔一段时间，，地球上的生命步入一个几乎空无一人的竞技场，面临着一个惊人的机遇。一些重大的变化——在大气或海洋中，或在生物本身中——现存的物种开始分支进入一个全新的世界。科学家们对这一过程着迷，因为这是在生命历史的关键时刻对进化的独特观察。
由芝加哥大学科学家领导的一项新研究检查了双壳类动物——包括蛤蜊、贻贝、扇贝和牡蛎——在寒武纪大爆发的快速进化时期如何在许多其他动物中进化。研究小组发现，尽管许多其他谱系突然行动起来，并迅速进化出各种各样的形式和功能，但双壳类却落在了后面，可能是因为它们花了太长时间来进化出它们繁荣所需的特定适应能力。
科学家们说，这项研究对我们如何理解进化和灭绝的影响有意义。
外壳和高水位
五亿多年前，地球上的生物多样性突然激增。这一戏剧性事件被称为寒武纪大爆发，见证了许多延续至今的生命形式的出现。
其中包括生活在海底的双壳生物。一组研究人员决定对这种双壳类的崛起进行分类，以观察它们如何在几乎空无一人的海洋中以全新的身体设计生存。
研究小组包括史密森尼国家自然历史博物馆的Stewart Edie(18岁博士)、英国自然历史博物馆的Katie Collins和UChicago大学四年级本科生Sharon Zhou，他们仔细查看了化石记录，并仔细检查了每个已知的化石物种，以了解双壳类如何进化出新的形式和生活方式——例如在海底沉积物中打洞或附着在岩石上。“例如，你可以观察贝壳的形状，判断它们是否可能在海底沉积物中挖掘，因为它们变得细长，便于挖掘，”周解释说。
他们拼凑了一幅双壳类进化的综合图，并对此感到惊讶。
“你可能会认为他们会立即利用这种新的身体设计，并继续成名和获得生物财富，”大卫·贾布隆斯基说，他是UChicago地球物理科学的杰出服务教授，也是该论文的通讯作者之一。“但他们没有。”
相反，与当时起源的其他类群相比，双壳类分支较慢。雅布隆斯基说:“他们最终还是挺过来了，这有点令人惊讶。”。“即使在大约4000万年前，它们一起行动并开始多样化，它们也从未表现出物种或生态的真正爆炸。”
他们想检查的一件事是，这是否可能是化石记录中的一些空白造成的错误印象。柯林斯解释说，那个时代的化石首先很难找到——许多岩石已经变质成其他岩石类型——也很难确定它们存在于哪里。
然而，伊迪和周然进行了一系列测试和计算机模拟，发现这不太可能影响结果:“我们需要一个真正极端的模拟来改变我们在岩石中看到的模式，”伊迪说。“这种缓慢的开始更有可能是真实的故事。”
尚不清楚双壳贝类为什么会落后，但一种可能性是它们尚未进化出允许它们起飞的关键器官:一个扩大的鳃，用来过滤水中的浮游生物，正如今天许多双壳贝类所做的那样。当他们想出这种适应方法时，海底已经拥挤得多了。雅布隆斯基说:“如果你早早地出现在舞池中，你可以做任何你想做的事情，但是如果你迟到了，这就限制了动作的范围。”
尽管发育迟缓，但双壳贝今天仍然存活下来，甚至茁壮成长。雅布隆斯基说:“它告诉我们，成功的途径不止一条，即使你是从多细胞生命的最开端开始的。”。
科学家们对这些进化的记录特别感兴趣，因为它们可以揭示生命是如何在重大破坏或灭绝后适应和辐射的。研究人员计划观察双壳类随着时间的推移对灭绝的反应，看看是否会出现类似的模式。
“出于各种原因，我们想了解灭绝后重新种群意味着什么——例如，我们现在正在经历的大规模灭绝可能会发生什么，”雅布隆斯基说。
对于芝加哥大学的本科生周来说，这项研究也是一次学习经历。
周本打算主修数学，但在她参加了一门课程以满足UChicago在科学方面的核心要求后，她迷上了进化生物学。她在雅布隆斯基的实验室工作了几年，现在计划去读这个课题的研究生。
“地球上的生命是如何发生的——对我来说，这是我们能够试图解决的最大谜团之一，”周说。
UChicago博士后研究员Nicholas Crouch也是这篇论文的合著者。
