一项新的研究发现，三叶虫可能看起来不像可爱的生物，但到了交配时间，这些现已灭绝的节肢动物中的一种——看起来像戴着达斯维德头盔的巨型游泳马铃薯虫——会聚在一起拥抱一下。
寒武纪时期在海底交配的两只三叶虫 (Olenoides serratus) 的插图，雄性（上）拥抱下方的雌性。
一位科学家在发现了一个非凡的锯齿鱼化石后发现了这一发现，锯齿鱼是一种生活在大约 5.08 亿年前寒武纪时期的三叶虫物种。研究人员说，这块保存完好的化石在其腹部下方有一对短附肢，很可能被用作扣子。一只雌性 O. serratus 可能站在海底，然后一只雄性会从上面骑上她，用扣子抓住她的身体——这种动作会让他处于最佳的交配位置。
“抓住雌性的重要性在于，当卵被释放时，雄性处于正确的位置，”该研究的首席研究员、哈佛大学生物和进化生物学博士生 Sarah Losso 告诉 Live Science。 “因为这增加了他的精子使卵子受精的机会。这种行为会增加成功交配的可能性。”
有超过 20,000 种已知的三叶虫物种在地球上居住了大约 2.7 亿年，直到它们在大约 2.52 亿年前的二叠纪末期灭绝。 在古生物学家在伯吉斯页岩（Burgess Shale）中发现它的化石残骸之后，研究人员已经知道这个物种 O. serratus 已经有一个多世纪了，该页岩是位于现在加拿大落基山脉的寒武纪海洋生物的化石热点。
锯齿状三叶虫的成年雄性标本，带有扣环，显示了化石的部分（左）和对应物（右）。 （图片来源：Sarah R. Losso）
洛索说，科学家们主要关注的是在 1900 年代初期发现的 O. serratus 标本，这意味着他们在很大程度上忽略了在 21 世纪之交发现的其他标本。然而，在着手一项检查这只野兽的大型项目时，洛索在皇家安大略博物馆发现了一块珍贵的化石。
“我必须查看每一个样本，所以我遇到了这个，然后说，‘这很奇怪。这根本不是这些附属物应该看起来的样子，’”她说。
三叶虫化石很少保存这些生物的腿；洛索说，通常情况下，只有坚硬的外壳会变成化石。事实上，在 20,000 个已知物种中，只有 38 个拥有附肢保存完好的化石，她说。因此，值得注意的是，这个特殊的标本在中段保留了较短的附肢对，她说。
“它已经是一种很酷的三叶虫，只是因为它有附属物，”她说。
她说，这种不寻常的腿比它前后的腿更窄更短。更重要的是，这些短附肢没有刺——这是三叶虫其他腿上的一个标志，可能帮助捕食者切碎食物。
一张图（左）显示了雄性身体中间的小扣子，旁边是交配的三叶虫插图。
那么，为什么三叶虫的中部会有一对又短又细又无脊椎的附肢呢？为了进行调查，Losso 和研究共同研究员、哈佛大学有机体和进化生物学助理教授 Javier Ortega-Hernández 将 O. serratus 的附属物与活节肢动物的附属物进行了比较，后者包括许多现代无脊椎动物，包括昆虫、蜘蛛和螃蟹。
洛索说，这项分析表明，O. serratus 奇怪的附肢很可能是扣子。在交配过程中，雄性很可能会爬到雌性身上，头部与雌性的躯干对齐，“所以他更多地向后偏移，但在她身上，”洛索说。 “在外骨骼的这个位置，有这些刺从尾巴上伸出来。雄性的附属物会与那些刺很好地对齐，所以扣子可以抓住这两对刺。”
换句话说，雄性可能会用它们的扣子“抓住她尾巴的刺，”拉索说。
Lasso 说，另一个保存完好的 O. serratus 标本“肯定没有扣子”。 “我们认为这可能是[a]女性。”换句话说，这个物种很可能具有性别二态性，这意味着雄性和雌性具有不同的特征。
今天在鲎（鲎）中可以看到这种“梆子交配策略”，它们与三叶虫的关系非常远。
“在马蹄蟹中，它们实际上对此非常暴力；雄性会互相推开，”拉索说。 “你可能会让多只雄性都抓住一只雌性。雄性最终会互相伤害，有时它们会扯掉附肢，因为当卵被释放时，它们都在争抢 [在雌性身上] 的位置。”
她说，O. serratus 可能在交配方面同样具有竞争力。但她告诫不要将这种行为外推到其他三叶虫物种，因为这些生物有各种各样的栖息地和体型。
“这是我们第一次看到 [a] 三叶虫附肢的真正显着专业化，”拉索说。 “有趣的是，到寒武纪中期，节肢动物已经进化出复杂的交配行为。”
伦敦自然历史博物馆的节肢动物进化研究员格雷格·埃奇科姆在一封电子邮件中告诉 Live Science，这项研究提出了“一个令人信服的案例，即改良的腿……是真正的生物变异，而不是在受损后再生。” “如果标本是雄性，它们的形状是有意义的，并且这些专门的腿在交配过程中用来抓住雌性。”
早期的研究提供了一些证据，证明三叶虫像马蹄蟹一样繁殖，“因为早就知道相同物种的相同（成年）大小的三叶虫群，”Edgecombe 补充道。 “他们的想法是，他们作为一个群体聚集在一起，蜕皮然后交配。现在，我们可以添加至少一些三叶虫雄性有扣子的细节。”
该研究于周五（5 月 6 日）在线发表在《地质学》杂志上。