地球上最早一批动物是什么时候产生的?此前有研究表明,地球上最早的动物可能出现在埃迪卡拉纪。最近的研究发现一种像蕨类的叶状海洋生物,名叫美妙春光虫,很可能是地球上最早出现的动物之一。这意味着动物界可能比科学界所知更加古老。
埃迪卡拉纪持续的时间介于6.35亿到5.42亿年前。这个时期是理解动物起源的关键,因为它正好发生在5.41亿年前的“寒武纪大爆发”之前,许多至今仍然存在的动物群体的化石记录,首次出现在这一时代中。
埃迪卡拉纪生物群的化石中,有一些是大型复杂生命形式中最古老的,这些早期化石跟现存的任何生物都不太像。所以,围绕它们在生命系统发生树上的归属,科学界存在不小的争论,虽然有人提出,在这些大型复杂生物的化石中,至少有一些属于早期动物,但从海藻到巨型原生动物,几乎每一种可能性都不乏支持者。
对于埃迪卡拉纪大型生物(肉眼可见的生物)跟现代动物的亲缘关系,我们并不清楚。因为到寒武纪生命大爆发时——生物多样性迅速上升的时期——它们似乎已经灭绝。而我们已知的大部分主要动物群,都是从那个时期开始出现的。
但最近,卡特希尔和中国西北大学的韩健发现,有证据表明埃迪卡拉纪的某些生物其实隶属于动物界。
卡特希尔和韩健采用计算机分析,对比了埃迪卡拉纪动物群的成员和其他一些生物体——比如单细胞的原生动物、藻类、真菌和寒武纪生命大爆发后出现的9个动物类型,其中包括美妙春光虫。发现美妙春光虫是衔接寒武纪时期出现的动物(无论是数量还是多样性都非常巨大)与更早时期出现的动物之间的关键联系。
美妙春光虫的艺术化复原图
埃迪卡拉生物群中最古老的物种——美妙春光虫化石的前视图
目前,研究者只在世界上的一处地方发现过美妙春光虫的化石,那就是中国云南的澄江县。这片地区异常完好地保存了5.18亿年前的寒武纪化石。
通常,化石记录只能保存坚硬的贝壳或骨头,而像澄江化石群这类特殊的地点,还能保存像美妙春光虫这样的软体动物的遗骸。最初在2006年,已知的春光虫寒武纪化石标本有8种,这次检查的206个新的可追溯到寒武纪的生物化石,都是由中国西北大学的研究人员发现的。
来自纳米比亚国家地球科学博物馆的埃迪卡拉化石
中国西北大学提供的春光虫的寒武纪化石
埃迪卡拉纪化石的保存方式,是它们身上蕴藏的另一个秘密。在这些化石身上,经常显示出弯曲、扭曲和撕裂的迹象,这表明它们保存的是没有坚硬部分的软体生物。然而,却几乎并没能留下任何软组织。相反,它们在周围的沉积物中留下了霉,有点类似沙滩上的脚印。
与此形成鲜明对比的是,在最新被检测的美妙春光虫的寒武纪化石中,饱含了碳基组织,这使得研究者能够看到身体本身的详细结构和内部解剖结构。
在东京工业大学和剑桥大学的一项研究中,研究人员通过对化石进行解剖学和进化关系的计算机分析,比较了新的寒武纪美妙春光虫化石和更早期的埃迪卡拉生物化石。这也是第一次对埃迪卡拉生物群与一系列其他生物之间的关系进行分析,其中包含原生动物、藻类、真菌在内的单细胞生物,以及包括美妙春光虫在内的9种动物。这项分析使用了80多张单个化石标本的照片,以比较这些生物群的解剖特征。
分析结果显示,美妙春光虫和7种关键的埃迪卡拉纪生物群加起来,构成了一种“独特的早期进化动物群”。它们被命名为“纳米比亚花瓣虫”,在生命系统发生树上占据自己的一支。这个群体的成员有着相似的解剖结构,包括类似蕨叶的结构。
将埃迪卡拉生物群的这些物种与美妙春光虫归类成一组动物,对探索动物起源具有重要意义。根据这些新的证据,我们或许需要对一些关于早期动物进化的陈旧观点进行修正。
因为埃迪卡拉生物群的一些物种现在可以被归为动物,我们可以确定的是,动物王国的起源至少可追溯到这些化石出现的时期。这些类群中最古老的物种被称为“纳米比亚花瓣虫”,大约出现在5.71亿年前(埃迪卡拉纪晚期)的化石记录中。
早在寒武纪大爆发之前,动物物种的多样性就已经出现了。这或许还意味着,现在,我们对动物起源的探索应该集中在比这更早的时期内——在埃迪卡拉纪早期、甚至更古老的地质时代。基于这点,动物的起源可能比已发现的传统化石记录要早得多。
由于许多埃迪卡拉纪的物种没能在后来的岩石被发现,这使得一些研究人员认为它们是进化中的“失败实验”,在寒武纪开始时就消失了。
对美妙春光虫的研究表明,在寒武纪开始之前的2000万年里,这些化石都是活着的,并没有像人们所以为的那样在一开始就灭绝了。
更有趣的是,目前已经发现了206多块美妙春光虫的化石,尽管它们缺少通常最易保存的坚硬部分。这表明该物种是浅海生态系统中的重要成员,而不是某种稀有或徘徊在生死边缘的幸存者。