古生物比人類提前8000萬年懂得碳60結構的優勢，並用來裝備自己

2023-04-01 02:49:59

在宇宙中，碳是一種非常神奇的元素，含有大量同素異形體。例如，我們手中的鉛筆芯是石墨和結婚戒指上的鑽石，它們都是碳，但形成了不同的結構。在學校，我們還學習了碳同素異形體，足球碳。這種結構非常特殊，有60個碳原子形成一個大分子基團。20世紀末，人類首次發現了這種物質，並進行了深入研究。

然而，最近生物學家指出，儘管人類幾十年前才發現這種物質結構，早在8000萬年前，較老的生物就發現並實際使用這種結構來幫助自己在自然界生存。

為了研究古生物學在自然環境中的適應性，來自西澳大利亞大學(UWA)和劍橋大學的研究小組使用特殊的繪圖技術對生活在白堊紀的兩種海洋生物的結構進行幾何復原。這兩個物種分別是生活在8000萬年前，也就是恐龍時代晚期的百合科棘皮動物——社會性烏金龜和龜類有袋動物。

生物的形狀對於它們在自然界的進化和生存非常重要。有些形狀不太穩定，有些形狀甚至無法形成。只有那些合理而合適的形狀才能使生物存活下來。如果我們能恢復古生物學外觀的三維拓撲結構(你可以簡單地將其理解為幾何外觀)，我們就能更好地理解生物的進化是向前還是向後。

(圖片說明:現代海百合)

「生活是絕對的原則，」西澳大利亞大學的古生物學家和生物化學家亞倫·亨特說。"球形結構不僅能承受更大的壓力，還能包裹身體以保護自己並提供浮力。"

「海百合」的名字很容易讓人混淆，這讓人們誤解它們是植物。事實上，它們的附肢像植物的葉子一樣漂浮在水面上，並且有莖狀結構插入海底。然而，白堊紀的海百合強烈反駁了這一觀點。它們沒有所謂的莖，在海底的石灰石沙中定居，並能在洋流中漂浮，以找到更穩定的住所。

「通過這種方式，這些動物已經遍布世界各地，從德克薩斯州到西澳大利亞的卡巴裡。我們發現了這些動物。」亨特告訴我們，「它們可能就像附著在海底的雪鞋，或者漂浮起來尋找更安全的住所。」

(圖片說明:約塔海百合化石)

能夠控制起伏的球形花萼正是科學家感興趣的。當他們仔細研究這些結構的形狀時，他們發現它們的表面可以分成許多五邊形或六邊形的小板塊。這樣的結構讓他們想起了著名的足球烯烴。

足球烯烴，也稱為碳-60，也稱為富勒烯，巴克球，富勒烯碳，是由60個碳原子形成的三維球形結構，是在20世紀末發現的。它有60個頂點和32個面，其中12個是正五邊形，20個是正六邊形。足球烯烴拓展了人類對碳原子能形成的結構的理解，具有很強的堅固性，因此被我們廣泛使用。在材料方面，我們合成碳納米管和其他非常堅固的結構作為未來人類使用的先進材料，這基本上是足球烯烴的原理。此外，建築中還有一種叫做富勒烯的結構，類似於足球(確切地說，足球的概念來自富勒烯，所以它被稱為富勒烯)。

(圖片說明:足球烯烴結構示意圖)

今天的發現是人類第一次在自然界發現類似的結構。雖然他們可能不知道化學、建築和數學，但他們通過多年的進化形成了這樣一種結構，這與人類發現的方式相同，但比人類早8000萬年。

亨特說，這種足球烯烴結構是「我們第一次在化石中發現這樣的結構」，為什麼這些生物沒有逃脫滅絕仍然是一個謎。

另一個問題是:如此複雜的結構是如何演變的？

(圖片說明:兩種海百合的化石顯示了足球烯烴的結構)

目前的研究表明，這兩種海百合的壽命約為100萬年，這是恐龍的壽命。在那個時期，海洋捕食者也在進化，一些可怕的捕食者出現了。也許這就是促使他們形成這樣一個公司結構的動機。

奇怪的是，同樣的結構已經進化，但是兩種海百合有不同的命運。研究人員通過建模發現，從百合進化出其他結構的可能性很低，因此足球烯的結構幾乎是不可避免的。

猶大百合的情況不同。雖然它也進化出了足球烯烴的結構，但它裡面的板塊又小又平，不能像百合球殼那樣提供足夠的剛性。

也許這就是為什麼兩朵海百合的命運完全不同的原因。

(圖片說明:富勒球建築，這大大減少了表面積，並有一個更穩定的結構)

說到這裡，我們不得不討論一下近年來流行的一句話，那就是進化論的翻譯。越來越多的人認為進化不是一種正確的翻譯方法，因為它與英語不同。所謂的「進化」本質上是基因突變。然而，如果沒有基因知道它們會變成什麼，那就更好了。突變沒有方向，然後經過自然篩選，適合環境留下來，而不是所謂的好壞。因此，基因突變既不好也不壞，也不前進或後退。這樣，進化論就更合適了。

兩朵海百合的命運再次向我們證明了這一點。物種的進化就像一場瘋狂的賭博。如果你贏了賭注，你會活下來，失敗者最終會退出歷史舞臺。