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—块新化石揭示寒武纪“进化大戏”

—块新化石揭示寒武纪“进化大戏”

  右图:穗状夷陵虫实体(左)、遗迹(右)和化石复原(中)。

在埃迪卡拉纪安静的海底花园,一只虫子艰难地向前爬,可能它的“腿”还不能完全支撑身体,动作还很笨拙。但是它们有一个信念,不断向前,憧憬着走向一个崭新时代,直到生命最后一刻……

现在我们看到的大多数生物,包括人类自己,都是对称的。因为对称,所以美。但实际上,对称、分节、运动……这些特征在五亿五千万年前,才第一次同时“装配”在动物身体上——这是一条奇特的虫子化石留给中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的“答案”。

扬子晚报/扬眼记者 于丹丹

动物何时“对称”变美了?达尔文都不知道

“寒武纪大爆发”在距今约5.4亿年前,地球上在2000多万年时间内,节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等等一系列与现代动物形态基本相同的动物来了个“集体亮相”。这些动物如何突然爆发式出现,被称为古生物学和地质学上的一大悬案。

“寒武纪大爆发”中出现了大量的以三叶虫为代表的具分节的两侧对称动物,而“两侧对称”,是标志着多细胞动物最早出现的重大事件。专家表示,在“寒武纪大爆发”之前,生物是“奇形怪状”的。

“两侧对称”的意义,使动植物能更好适应环境的变化;动物的运动也由不定向到定向;神经系统和感觉器官也逐渐集中于身体的前段,促进了动物头部化的产生。

而另一个变化就是,动物身体出现了“分节”,拿虾子举例,现在我们看到的虾子都是一节一节的,“分节”的出现意味着动物的身体结构有了分区,功能上也就有了分工。

中国科学院南京地质古生物研究所陈哲研究员告诉记者,身体两侧对称和分节现象的产生是动物演化史上极为重要的事件。但是,这类体型复杂的动物何时出现?自达尔文以来,一直是古生物学家和演化生物学家关注的焦点。

5.5亿年前,一只虫子给人类留了个“答案”

近期,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队陈哲研究员、周传明研究员、袁训来研究员和弗吉尼亚理工大学肖书海教授在中国三峡地区大约5.5亿年前的地层中发现了一类特殊保存的新的动物化石,该动物的遗体和它最后行进的拖痕(印迹)同时保留在一块岩石上。

“我们可以想象,在埃迪卡拉纪安静的海底花园,一只虫子艰难地向前爬,可能它的‘腿’还不能完全支撑身体,动作还很笨拙。但是它们有一个信念,不断向前,憧憬着走向一个崭新时代,直到生命最后一刻。”陈哲研究员描述道,虫子爬着爬着就“突然死亡”;死亡后,可能又遭遇到类似“火山爆发”的自然灾害……不幸降临到这个虫子身上,成就了一块极具价值的化石。

研究者以这块化石的发现地点湖北省宜昌市夷陵区给它取了一个新名字“夷陵虫”。

夷陵虫身体长条形,两侧对称,呈三叶形,具有明显的身体分节,也具有了前后和背腹的区别。从科学家对于夷陵虫的还原看,更像一棵麦穗,所以也称为“穗状夷陵虫”。而从某种意义上来说,它就是虾子、螃蟹等的祖先,也有可能是祖先的远亲。

大爆发前一千万年,动物可能已悄悄“变美”

夷陵虫是目前在寒武纪之前发现的唯一身体分节,具有运动能力,并可以形成连续遗迹的两侧对称动物。夷陵虫的发现为两侧对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的出现提供了直接的化石证据。

这一新的化石证据表明在埃迪卡拉纪已出现了具有运动能力、并且身体分节的两侧对称后生动物。也就是说,将“寒武纪大爆发”出现此类动物群又至少向前推了一千万年。

自2013年开始,科研人员用了近5年的时间对新发现的化石进行详细的研究。该成果以“分节的三叶形两侧对称动物及其遗迹揭示早期动物的演化”为题发表在9月4日的Nature杂志上。

该发现也显示,能够自由运动的底栖动物在埃迪卡拉纪已经出现,并对海底沉积物进行了改造,进而逐渐取代前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

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