在埃及吉萨的胡夫金字塔上的吉萨货币虫(Nummulites ghizehensis)化石有大小明显不同的两类,一类直径大约30mm,古生物学家称之为B代分子;另一类直径大约5mm,称为A代分子,后者数量明显众多。这同一物种的不同两类是货币虫 “世代交替”繁殖的产物。
A.胡夫金字塔;B.大个体壳为吉萨货币虫(Nummulites ghizehensis)有性世代-B代,小个体的壳是吉萨货币虫无性世代-A代
吉萨货币虫(Nummulites ghizehensis)大小不同的两类壳(Johann Hohenegger等,2019)
货币虫的繁殖有两种方式,一种为有性生殖,一种为无性生殖,并且是交替进行,这称为“世代交替”。
对于有性生殖,大家都比较熟悉,人类就是这样繁衍后代的。有性生殖是由减数分裂产生有性生殖细胞(配子,单倍体),经过两性生殖细胞(例如精子和卵细胞)的结合,成为受精卵,再由受精卵发育成为新的个体。
货币虫等有孔虫类的亲本(生配体,Agamont,双倍体)产生的生殖细胞(配子,单倍体)不是相互结合,而是独自成长为成体(配子体,Gamont),这被称为A代,A代再进行无性生殖、克隆出新的生殖细胞(配子),至此,称为无性世代;新的生殖细胞(配子)结合成合子(Zygote),合子长为成体(生配体,Agamont,双倍体),这被称为B代,B代产生有性生殖细胞(配子,单倍体),这个阶段,称为有性世代。
货币虫等大型底栖有孔虫经常出现“三形”现象:无性生殖两次,再进行一次有性生殖。生配体减数分裂产生的配子长为成体后称为裂殖体(Schizont,A1代),裂殖体无性生殖产生配子成长为配子体(Gamont,A2代)。
有孔虫的世代交替(BouDagher-Fade,2008)
在货币虫中,单倍体的A代个体(裂殖体或配子体)具有体型小、初房大的显球型壳,而双倍体的B代个体(生配体)体型大,但初房小,称为微球型壳。
大型货币虫的壳向来容易引起人们的兴趣,它是如何长那么大的?
从1832年Boubee命名千头货币虫(Nummulites millecaput)开始,断断续续,一些研究者注意到,大型货币虫壳常常出现房室“多旋生长”的现象,前面已经讲到,货币虫房室是平旋式包旋生长,单旋是指房室只有一个生长点,即现存的最后一个房室的壳口外是新生房室的位置。如果我们将单旋的有孔虫所有房室展开为线排列,可以看到它们排成一条线;而多旋生长的壳展开后从最初一条线(原生旋),变为多条线(多个次生旋),并且不断增加,因为随着壳的变大,它的生长点增多。
房室多旋生长模式(据Ferràndez-Ca?adell C.,2012)
2012年,Ferràndez-Ca?adell C.对货币虫科的两个属-货币虫(Nummulites)和露环虫(Assilina)多个种的多旋生长进行研究和总结。
分析结果显示,所有较大型壳的种都出现多旋生长。在货币虫属中,当有性世代-B代个体壳的直径达到某个临界值时,每个种的B代个体都会各自出现多旋生长,最小的临界值约15 mm。在多旋壳中,可以有多达20个不同的房室旋同时生长。
多旋生长导致货币虫B代个体的生长率显著飙升,据Ferràndez-Ca?adell C. 计算,因多旋生长,B代吉萨货币虫(Nummulites gizehensis)的生长率提升到500%,B代千头货币虫(Nummulites millecaput)的生长率跃升到570%。货币虫能达到的5到15厘米的巨大尺寸,主要是由多旋生长提供的生长率的剧增而形成的。
千头货币虫(Nummulites millecaput)房室的多旋生长(据Ferràndez-Ca?adell C.,2012)
一直以来,大型底栖有孔虫被认为生长缓慢、寿命长,最长曾被认为有百年之多,是生物生态策略中K策略的代表。采取所谓K策略的生物通常寿命长,种群数量稳定,竞争能力强;生物个体大,但生殖力弱,只能产生很少的种;亲代对子代提供良好的庇护。该对策适应于可预测的稳定环境,一旦受损很难恢复甚至可能灭绝。
但Ferràndez-Ca?adell C.对此颇为质疑,考虑到多旋生长这一关键因素的存在,生长慢和寿命长难以成立,据他推算,有性生殖产生的大型B代货币虫的寿命应该在6年左右。
2019年,Johann Hohenegger等人对日本冲绳现生的脉货币虫(Nummulites venosus)研究发现,该种货币虫无性生殖产生的A代的配子体和裂殖体的预期寿命均为18个月。
A.壳体;B.CT和三维成像
现生的脉货币虫(Nummulites venosus)A代的房室发育(Johann Hohenegger等,2019)
货币虫生活于热带亚热带清澈的浅海中,位于透光带的较深水的区域,虫体细胞的生长主要取决于细胞内共生的虫绿藻、虫黄藻的光合作用效率。从某种角度而言,货币虫不是简单的单细胞生物,而是单细胞动物性个体与单细胞藻类组合而成的复合生命体。
至此,我们对货币虫的介绍就暂告一个段落,欢迎大家到博物馆参观货币虫化石!