哈佛大学有机体与进化生物学系博士生Sarah R. Losso 和Javier Ortega-Hernndez 教授在5 月6 日发表在期刊《地质学》 上的一项新研究中透露，一块来自寒武纪中期的化石， Olenoides serratus 三叶虫的交配行为。
三叶虫是一群生活在520-2.5 亿年前的节肢动物，可能接近两个主要节肢动物类群的分支点：螯肢动物（鲎、蜘蛛和蝎子）和多足动物（蜈蚣、螃蟹和昆虫） ）。它们在古生代化石记录中占主导地位，在各大洲都有发现，并有超过20,000 个已描述的物种。它们因其富含方解石的耐用外骨骼的三叶外观而得名，这种外骨骼很容易保存，并产生了极好的化石记录。三叶虫的形态已被广泛研究，但三叶虫的繁殖却知之甚少。罕见的例子包括在可能是雌性标本的头部下发现的那些，以及寒武纪沉积物中沉积的受精卵簇。研究人员推测，大群三叶虫化石在一起可能代表大规模的蜕皮和交配事件，类似于在大西洋鲎等现存海洋物种中观察到的事件。然而，三叶虫的生殖行为，包括它们的交配和受精，实际上仍然未知。
洛索正在致力于全面重新描述橄榄石的形态，他研究了安大略皇家博物馆、加拿大地质调查局和史密森学会无脊椎动物古生物学收藏中的每一个锯齿石橄榄标本并对其进行了成像。 O. serratus 在北美的多个地点都有发现，但所有保存有附肢的标本都是从加拿大不列颠哥伦比亚省的伯吉斯页岩中采集的。与外骨骼不同，附肢（触角、腿和鳃）通常不会被保存下来，因为它们没有用方解石加固。附属物的保存需要埋藏过程中独特的条件，这些条件存在于伯吉斯页岩和其他化石保存特殊的稀有地点。在检查皇家安大略博物馆收藏的伯吉斯页岩中保存完好的化石时，洛索在身体中部发现了经过特殊改造的抓握附肢，与成年雄性鲎的类似，这表明了类似的交配策略。
洛索检查了迄今为止已知保存有附肢的65 个标本。 23个标本的腿被保存在身体的正确部位，在那里发现了类似抓手的附属物；然而，由于它们具有完整的外骨骼，如果存在抓手附件，则由于其尺寸缩小而不会被看到。四个样本提供了第10 对和第11 对附肢的清晰视图，但只有一个锯齿蜥蜴样本显示附肢被修改为指导器。其他三个标本有可见的成对附肢，并且具有更传统的腿状外观。
尽管O. serratus 的附着标本缺少一半的外骨骼，但这对研究人员来说是一个好处。 “这个标本确实很独特，”洛索说。 “它保存得很好，足以显示被转化为抓手的附肢的特殊细节，但被分解后，我们才能真正看到这些缩小的肢体，否则它们会被背部外骨骼覆盖。具有讽刺意味的是，如果这个标本如果它保存得更好，并拥有完整的背部外骨骼，我们就不会像现在这样拥有那么多关于它的四肢的信息。”
洛索对缩小的附肢的各个部分进行了多次测量，并将其与同一标本体内的附肢以及同一位置的不同Olenoides 的已知附肢进行了比较。这表明较小的附属物具有仅从该标本中得知的独特形态。洛索随后研究了其他现存节肢动物的特殊附肢，进行比较并看看这些附肢的用途。
三叶虫有数千种，已有两亿年的历史。但如果没有活着的近亲，就很难了解生殖行为。鲎虽然与三叶虫关系不密切，但经常被用作现代类似物，因为它们表面看起来很像三叶虫，这使它们成为有用的比较。马蹄蟹和鲎一样，都是海洋节肢动物，以其在特拉华州和科德角海岸的大规模产卵活动而闻名。
感受器是雄性节肢动物中常见的特殊钩状附肢。在交配过程中，雄性用扣子抓住雌性。不同的类群在身体的不同部位集中进化出这种附属物，具体取决于类群的确切交配模式。鳃足类动物和鲎都进化出了抓手，但它们的功能根据雌性外骨骼的不同而有所不同。
洛索说：“我们知道它不可能是为了咀嚼，因为这些附肢并不靠近头部或嘴巴，而是位于身体的中部。” “这显示了三叶虫的两性二态性，但在这种情况下，它仅在附肢中表达。这告诉我们更多关于三叶虫繁殖以及它们如何交配的信息，这在以前很难理解，并且基于现代类比非常具有推测性。”
“很少有化石直接影响生殖生态和行为的情况，特别是在这么古老的化石中。在这种情况下，这是可能的，因为有一个非常专门适应这种功能的结构。论点，更具体地说，对于三叶虫来说， ”奥尔特加-埃尔南德斯说道。 “这确实是第一次有可能表明这些四肢针对此功能进行了如此重大的改造。并且它提供了强有力的证据，表明鲎或鲎的行为已经存在于寒武纪，完全是通过融合它确实有助于我们了解这些动物在数百万年前是如何生活的。”
