西北大學提出水母游泳習性起源新假說

 （西北大學供圖）

近日，西北大學早期生命研究團隊在陜南寧強寬川鋪組磷灰巖化石中發現特異保存的水母肌肉束結構，提出了關于水母游泳習性起源的新假說：水母游泳行為起源于底棲型水母的取食行為。該研究1月31日在國際期刊eLife發表。

水母是現代海洋生態系統中的重要成員，包括水螅水母、缽水母、立方水母等，均憑借傘緣肌肉（冠狀肌）的節奏收縮、排水而產生的反作用力來推進游泳。而水母游泳的行為的起源和演化是在學術界長期存在的一個難題。主要原因是大多數水母身體97%的組成成分為水，難以形成化石。

2016年，該研究通訊作者、西北大學韓健研究員在5.18億年前的寒武紀澄江生物群中發現了能感受重力變化的、已知最為古老的游泳型的水母。而這種游泳方式所依賴的肌肉，目前為止都沒有很好的化石證據。研究團隊在更早的5.35億年前的陜南寧強寒武紀寬川鋪組中的底棲型水母胚胎化石中，找到圍繞傘緣離散分布的直徑9-15微米肌肉束。單個肌肉纖維直徑2 微米。

這些肌肉束，跟現代水母一致，都是位于內傘的位置。但是有別于現代水母，這些水母化石,無論是在孵化前還是孵化后很長一段時間，都被包裹在自身分泌的具有保護作用的圍鞘之中。因此一般認為這些化石營底棲生活，無自由游泳的能力。

研究人員認為這些冠狀肌的功能主要是為了取食以及呼吸。因為已經具有了成束的冠狀肌，其收縮可以使得下傘腔體積變小，擠壓水流噴到圍鞘之外；收縮的體形然后通過中膠層的彈性恢復原狀，在此過程中外界水流流入圍鞘之內，帶來小的食物顆粒和氧氣。因此推測冠狀肌最原始的功能，是與底棲型水母取食、呼吸有關，游泳的功能是后期逐漸擺脫圍鞘而演化出來的。

韓健表示, 按照達爾文進化理論，任何一個復雜生命現象都是長期演變來的，水母游泳也不例外，也需要很多外在和內在前提條件。外在條件，比如海水氧氣含量的高低、水體中已有其他獵物；內在條件包括有節奏的神經沖動、感受重力的平衡石、伸縮能力較強的冠狀肌、較厚的中膠層、比較深的下傘腔等。具備冠狀肌不代表當時的水母已經可以游泳。

“我們認為，游泳只是水母底棲型水母取食、呼吸的副產品，這是我們針對水母起源與演化這個問題提出的一個新假說。”參與該研究的廈門大學宋希坤博士表示，“幾丁質圍鞘和鈣質骨骼在現生刺胞動物水螅體中廣泛存在，研究在寒武紀晚期發現的高等水螅化石中也發現了具保護性的圍鞘結構。本研究所發現的寒武紀早期水母體具有圍鞘但無游泳能力，這提示我們早期的水母體可能是一種特化的水螅體結構。”

相關論文信息：https://doi.org/10.7554/eLife.74716