它的脑袋里,为什么进了屎?

2022-02-19 10:40:来源:环球科学 原文链接:点击获取

科学家见过动物的头骨,也见过粪便。但当动物头骨里出现粪便的时候,他们还是忍不住兴奋起来……

撰文 | 栗子

审校 | Clefable

有一条小鱼,生活在大约1050万年~750万年前。当科学家在马里兰州的海岸边找到它的时候,它早已成了化石。如果说,这条小鱼和其他成为化石的动物有什么不同,那就是它的脑颅里塞满了粪便

在此之前,科学家从没见过这样的景象。但他们十分肯定,小鱼脑部的粪便不是它自己的。那么问题来了,粪便的主人会是谁,它的排泄物又为什么出现在一条鱼的头骨里?

鱼是餐厅,也是厕所

这条小鱼来自瞻星鱼科,物种名叫Astroscopus countermani。之所以有“瞻星”的美名,是因为两只眼睛都长在头顶,仿佛不用仰头也看得到星星。不过现在,这个物种已经灭绝了。

文中的那种瞻星鱼灭绝了,但同科同属还有其他瞻星鱼物种存活,比如图中的斑点星鰧(Astroscopus guttatus)(图片来源:Canvasman21 via wikicommons)

发现小鱼的地方,在美国马里兰州的海岸边。那里,绵延35英里(超过50公里)的卡尔弗特悬崖(Calvert Cliffs),历来盛产古生物化石。

来自卡尔弗特海洋博物馆的史蒂芬·戈弗雷(Stephen Godfrey)博士,是古生物领域的策展人,也是研究人员。他和同事们没有破坏这条鱼的头骨,而是用光谱设备给头骨做了成像。

结果,团队在原本脑部所在的位置,发现了许多密集排布的微小颗粒,每个颗粒长约1~5毫米,宽约0.4~2毫米,且长宽比总是接近2:1,形状和大小都很统一。

虽然,科学家们是第一次在一颗头骨里看到这样的场景,但类似的颗粒和排布方式,他们确实有印象。因为,同样在卡尔弗特悬崖,他们还找到过一些矿物质团块,而那上面密密麻麻的小颗粒是粪便。更准确地说,已经是粪化石(coprolite)了。

粪化石与古粪便(paleofeces)有所不同。古粪便保留着不少有机成分;相比之下,粪化石的主要成分通常是无机盐,比如磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等等,特别是磷酸钙。

根据戈弗雷博士的介绍,光谱分析表明,小鱼头骨里的颗粒含有较高浓度的钙,磷酸盐的含量也比较高,这些都是粪化石的常见成分。再加上颗粒的形状很有辨识度,科学家们相信就是粪便侵占了鱼的脑颅。

那么,是谁留下了那些粪便?研究团队推测,可能是有食腐动物,在小鱼死去之后爬进它的头部取食,并排出了粪便。而那条鱼的头骨只有几厘米宽,能在这样狭窄的空间里留下细小粪便颗粒的疑犯,可能是一种娇小柔软的无脊椎动物,比如某种蠕虫

几百万年前,这样的小动物可能在鱼头部啃食着逐渐腐烂的肉,同时也把小小的椭圆形粪便留在那里。虽然每粒粪便很小,但积少成多。等它吃完的时候,大概已有几百粒粪便充盈在鱼的脑颅中,取代了鱼的脑子。

多年以来,科学家们几乎都是从粪化石里,感受到这种食腐动物曾经存在。而像粪便或足迹这样记录生物活动(而非生物遗体本身)的化石,人们称之为“遗迹化石”,许多科学家也会根据其中的线索,为一些未曾谋面的生物进行分类和命名。

结合过往研究,这次发表新论文的团队相信,小鱼头骨里粪化石的主人,是一个叫做Coprulus oblongus的遗迹种,早在1952年就被命名了。不过到现在,可能依然没有人见过这种动物的真身。

但不论如何,那条小鱼作为“已知第一个脑子进屎的脊椎动物”,会被许多人记住。

食粪者的痕迹?

小鱼的头骨保存完好,里面满满的粪便也保存完好。这很难得,同时也表示在食腐动物用粪便填满鱼的脑颅后,可能没有下一轮进入小鱼头部用餐的动物了。这样说来,粪便就不会被吃?

也未见得。除了上面那些微小粪便颗粒之外,科学家还在卡尔弗特悬崖这个区域,找到了更大的粪化石。而这些粪便作为遗迹化石,不仅体现它的主人曾经存在的事实,还显示出其他动物来访的痕迹。

比如,有一块粪化石最大长度可达178毫米(接近20厘米),不过它是弯的,弯成大约90°的夹角。而转弯的部位,有个直径大约15毫米的孔洞。

打开来看就会知道,这个洞是近似圆柱的空间,宽窄变化不大,往深处走还有弯曲和岔路。不止如此,洞壁上和粪化石的表面,也都有被挖凿过的小痕迹。

根据粪化石的大小,研究团队认为它可能属于中新世的某只鳄鱼,来自一个已经灭绝的属(Thecachampsa),因为这个属的鳄鱼化石曾经也在附近出现过。

不过,那种宽阔的“隧道”很独特,在过往发现的粪化石当中十分少见,科学家相信是某种未知的动物挖凿而成。那么,最大的嫌疑对象就是一些食粪动物,比如我们熟悉的蜣螂,或是某些食粪的蝇类等等。

当然,也可能有某种动物,在粪便里挖洞是为了给自己制造生存空间。这就要等日后的科学家们,研究更多的粪化石,挖出更确凿的真相了。

万恶之源

看到这里,或许你会好奇,科学家是从什么时候开始研究粪化石的。

1824年,一位名叫玛丽·安宁(Mary Anning)的化石猎人,在鱼龙骨架的腹部发现了一种奇怪的物体,并把它称作“bezoar stone”。到了1829年,地质学家威廉·巴克兰(William Buckland)提出,那些石化的物体其实是动物的粪便。

一切的一切,便从此开始了。

原论文:

https://riviste.unimi.it/index.php/RIPS/article/view/17064

参考链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/spp2.1297

https://arstechnica.com/science/2022/02/this-fossilized-fishs-skull-is-filled-with-feces/

https://www.livescience.com/fossil-fish-brain-worm-poops

https://www.nytimes.com/2022/02/04/science/fish-brain-feces-fossils.html

作者:佚名