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在人類社會中，保持適當(dāng)社交距離能有效控制疫情傳播，優(yōu)化公共空間并減少摩擦。在數(shù)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(xué)院南京地質(zhì)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(qū)發(fā)現(xiàn)的約4.36億年前的志留紀(jì)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(yuǎn)古海洋底棲生物利用身體上的微小結(jié)構(gòu)——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(xì)長、柔韌的毛狀結(jié)構(gòu)，在化石中極難保存，尤其是在寒武紀(jì)之后的漫長地質(zhì)歷史中更是鳳毛麟角。得益于該研究中原位埋藏的化石標(biāo)本罕見地保存了腕足動物外套膜邊緣的剛毛結(jié)構(gòu)，且完整保留了它們生命最后時刻的真實(shí)狀態(tài)，為學(xué)界打開了觀察遠(yuǎn)古生物群落的珍貴窗口。研究人員綜合運(yùn)用掃描電鏡、X射線熒光光譜及顯微CT等多種現(xiàn)代分析技術(shù)，清晰重構(gòu)了這些直徑約20微米的剛毛精細(xì)形態(tài)，并證實(shí)了其中一種獨(dú)特的剛毛保存機(jī)制，即剛毛先是在缺氧環(huán)境下迅速黃鐵礦化，繼而在弱酸性條件中被鈣質(zhì)外殼包覆，阻止壓實(shí)與氧化。因此，即便黃鐵礦后期轉(zhuǎn)為氧化鐵，仍能完整保留其微觀形態(tài)。同時，研究人員通過最近鄰分析和泰森多邊形等空間點(diǎn)格局分析方法發(fā)現(xiàn)，這些腕足動物的分布并非隨機(jī)雜亂，而是呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上類似棋盤的非隨機(jī)、均勻分布模式，這種“棋盤狀”布局暗示個體之間存在間距調(diào)節(jié)機(jī)制。進(jìn)一步，研究人員通過分析發(fā)現(xiàn)，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(guān)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(fā)生位置微調(diào)存在先例，如現(xiàn)代藤壺在固著后仍能進(jìn)行極緩慢的遷移，以優(yōu)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(fā)生毫米級緩慢滑動的可能。當(dāng)個體間距過近，其伸展的剛毛會與鄰居接觸，這種持續(xù)的物理接觸經(jīng)過長時間累積，最終促使整個居群達(dá)到互不干擾、空間利用最優(yōu)化的穩(wěn)定構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)（剛毛）與統(tǒng)計(jì)學(xué)上的居群空間格局直接聯(lián)系起來，為“生物間的相互作用如何塑造居群結(jié)構(gòu)”這一古生態(tài)學(xué)問題提供了直接證據(jù)。同時，該研究證實(shí)，遠(yuǎn)古居群的形成受制于被動的環(huán)境因素或幼蟲的隨機(jī)固著，以及生物個體間由其形態(tài)結(jié)構(gòu)引起的相互作用。這一發(fā)現(xiàn)加深了學(xué)界對古生代海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)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(chǎn)生的重要生態(tài)影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會的支持。論文鏈接基于化石標(biāo)本復(fù)原的Nucleospira?calypta單個個體與其邊緣的剛毛(A)，以及居群生活狀態(tài)生態(tài)復(fù)原圖(B)Nucleospira calypta由氧化鐵保存的剛毛、腹殼內(nèi)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(tài)（A-F），及其顯微結(jié)構(gòu)（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(shí)例（F）