自1870 年代首次被发现以来，它们一直被哈佛比较动物学博物馆 (MCZ) 收藏。这些独特的化石坐落在最大的三叶虫收藏中，一直被放在抽屉里，直到 145 年后，哈佛大学有机体与进化生物学系 (OEB) 的博士候选人萨拉·洛索 (Sarah Losso) 开始梳理三叶虫收藏，作为她研究的一部分。论文。

“我开始攻读博士学位时，研究了所有这些三叶虫的薄片，对它们进行成像，并试图弄清楚我们实际上可以看到什么，”洛索说。“然后我发现了一些我们在三叶虫化石中从未见过的东西。”

在发表在《英国皇家学会学报 B》上的一项新研究中，主要作者 Losso 描述了不寻常的三维三叶虫化石，这些化石被制成薄片，在登记过程中显示 3D 软组织。这项研究揭示了登记三叶虫的柔软底面，以及节肢动物登记其身体以免受捕食者和不利环境条件侵害的进化机制。

三叶虫是古生代的早期节肢动物。它们数量众多且极其多样化，直到在二叠纪末大规模灭绝中被消灭。三叶虫因其三叶身体而得名，身体覆盖着富含方解石的耐用外骨骼，易于保存;使三叶虫成为古生代化石记录的标志性部分。它们分段的身体有许多对肢体，包括步行腿和用于呼吸的鳃。与它们耐用的外骨骼不同，它们的下侧(包括腿)要柔软得多，因此除非满足完美的条件，否则很少会变成化石。尽管三叶虫与鲎很相似，但它们没有近亲。然而，由于鲎的生活方式相似，因此可以作为有用的比较。

与软组织化石相关的挑战使得洛索研究的三叶虫变得更加特殊。这些化石来自奥陶纪莫霍克阶(距今462-4.51亿年前)。它们是在纽约州北部特伦顿瀑布附近的沃尔科特-鲁斯特采石场发现的;最初是易洛魁部落居住的地区。该采石场部分以科学家查尔斯·D·沃尔科特 (Charles D. Walcott) 的名字命名，他年轻时就在那里发现了登记的三叶虫，后来在担任史密森尼学会所长期间发现了伯吉斯页岩，并因此而闻名。

这些化石是沃尔科特在 1870 年代卖给 MCZ 和史密森学会的，它们被困在沉积浆中，沉积浆迅速下坡并埋葬了三叶虫，从而在腐烂破坏它们之前保存了脆弱的组织。它们的不同寻常之处在于，腿和触角等软组织均以 3D 形式保存。沃尔科特对这些化石进行了研究，他将化石切成如纸一样薄的岩石片，并用香脂汁将它们固定在载玻片上。尽管沃尔科特尽了最大努力利用了当时可用的技术，但沃尔科特的制备方法使化石难以研究，因为 3D 结构被视为 2D 平面。

“这是第一批已知的完整三叶虫附肢，”Losso 说，“在 1800 年代末发现它们之前，科学家们知道它们的行走腿，但不知道鳃枝是什么样子。” 由于环境干扰，三叶虫加入进来是为了保护它们更脆弱的附肢。然后，沉积物包围了部分参与的三叶虫的腿，即使在组织腐烂的情况下，也形成了外部形状的模型。

许多不同的生物体都会进行登记。这是针对具有坚硬外骨骼和下侧较软组织的动物的防御策略。我们看到现代动物的注册，包括丸虫(isopods)、丸千足虫(millipedes)，甚至犰狳。通过登记自己的身体，这些动物可以用坚硬的外骨骼保护脆弱的软组织免受捕食者的侵害。在现代陆地节肢动物中，它还可以防止干燥和水分流失。

虽然三叶虫登记的机制得到了充分研究，但由于缺乏软组织保存的登记化石，这些观察结果只能通过检查其外骨骼来进行。在 20,000 种三叶虫中，只有不到 40 种有软组织保存。在这 40 具中，大多数只保留了腿或天线的一部分。只有十几个物种拥有完整的附属物，但其中大多数都被保存为高度压缩的扁​​平化石，正如在不列颠哥伦比亚省的伯吉斯页岩中所看到的那样。

“这些化石让我们第一次清楚地看到三叶虫软组织的三维组织，以及不同发育阶段的三叶虫的第一个模型，这使我们能够真正看到它们如何按顺序移动附肢和其他结构。注册，”洛索说。

三叶虫和其他节肢动物的背部和下侧有成排的背侧外骨骼板。背面的板被称为背板，经过加固，比下面的板大得多。背板是沿着底部的一排刚性板，较软且更容易腐烂，因此在化石记录中很少见。然而，沃尔科特-鲁斯特化石保留了包括腹板和四肢在内的腹侧结构。

虽然在较软的一侧，但背板太长且太僵硬，如果动物不能弯曲或关节活动，则无法注册。为了解决这个问题，背板实际上以倾斜的动作相互滑过，类似于百叶窗，这使得它们的身体可以蜷缩成一个球。三叶虫的腿也适应了这种运动，进化成楔形，可以像披萨片一样贴合在球内。

洛索说：“因为腿与身体相连的部分很少见，而且肯定不会以 3D 形式呈现，所以人们经常将其横截面表示为椭圆形或方形，但椭圆形或方形的腿不允许全面注册需要灵活性。”

洛索将沃尔科特-鲁斯特化石与现代节肢动物(千足虫、等足类动物和鲎)的 CT 扫描进行了比较，这些动物也收藏在 MCZ 藏品中。洛索发现，现代节肢动物使用与三叶虫相同的背板运动来登记它们的身体。三叶虫在整个古生代都有发现。对注册的适应使它们能够茁壮成长，并且它们进化出有助于注册的结构，例如腹侧节段的正确比例和数量以保持身体注册和楔形腿。

洛索说：“这些化石早已为人所知，但没有人将它们放在一起，以便我们可以利用这些真正伟大的化石来研究腹侧适应性。” “这些化石使我们能够将三叶虫与现代节肢动物进行比较，并发现考虑到节肢动物的身体结构，实际上只有一种方法可以完成登记。这是所有这些不同谱系之间以及跨越很长一段时间的趋同进化的一个很好的例子，因为我们在奥陶纪和今天都看到了这一点。这是当今蓬勃发展的重要生存策略。”

“莎拉的工作极大地提高了我们对关键行为策略的理解，这种策略使三叶虫在 2 亿多年的时间里取得了令人难以置信的成功，并且也让人们重新关注 MCZ 的沃尔科特-鲁斯特化石历史收藏，这些化石在 100 多年来一直未被研究，”资深作者哈维尔·奥尔特加-埃尔南德斯 (Javier Ortega-Hernández)，OEB 助理教授兼 MCZ 无脊椎动物古生物学馆长。“登记期间三叶虫三维形态的新数据将使我们能够首次准确地模拟这种复杂的策略，并代表远缘物种趋同进化的一个美丽例子。”