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全体生物祖宗的祖宗,没头没嘴没肛门

5.7亿年前埃迪卡拉纪化石,化石中的生物与已知任何生物——无论现存还是灭绝的任何生物,都无相似之处;它们没有嘴、没有头、没有肛门、没有肠胃、没有智力,且大部分都无法游走,浑身软软的。



本文选自美国《国家地理》中文版《华夏地理》2018年3月刊


撰文:DAVID QUAMMEN

摄影:DAVID LIITTSCHWAGER


加拿大纽芬兰东南海岸,靠近北美最东端——失误角(Mistaken Point),已知最古老的化石出现的地方;地球上最深邃、最令人费解的生命奥秘线索也集中出现在这里。失误角的化石可追溯到5.5-5.7亿年前,是地球上具有复杂生物学结构的大型生命体最早证据。生命以微小、单细胞为主的形式繁衍30多亿年,为什么在至少5.7亿年前时,会突然爆发出种类繁多、形态奇特的大型复杂生物?


加拿大纽芬兰东南海岸,失误角;起雾时,过往船只目睹此处常错认为别处,因此得名。

摄影:SPENCER MILLSAP



祖宗的祖宗



在失误角发现的化石,被称为埃迪卡拉纪(即震旦纪)生物,1946年,因在南澳大利亚埃迪卡拉地区的废弃矿区中发现而得名。化石里的部分生物与已知任何生物、无论现存还是灭绝的——都无相似之处。


5.7亿年前化石显示:埃迪卡拉纪,第一批体型较大、具有复杂生物学特征的生命体出现,它们的出现时间比“寒武纪生命大爆发”还早。这些生物身体柔软,且与当今存活的任何动物都没有关系,比如上图来自纽芬兰的这只Fractofusus misrai。它们没有嘴、没有头、没有肛门、没有肠胃、没有智力;但生物学家推断,它们有类似吸盘的组织,从海水中直接吸收营养物质。


史密森尼学会展出的埃迪卡拉纪海洋生物假想模型

图源:Ryan Somma,Wikipedia


此外,在埃迪卡拉纪出现的生物,比“寒武纪生命大爆发”还要早1000万年。此前,科学家一度认为“大爆发”是地球生命绽放的关键节点,但当时科学家们的格局小了;相对而言,埃迪卡拉纪才是体量硕大、构造复杂的生命演化历程开始的地方。


加拿大纽芬兰失误角,埃迪卡拉纪生物化石集中在此出现

本图图源:everything-everywhere.com


埃迪卡拉纪生物在地球繁荣生息之前,生命以微小、单细胞为主的形式繁衍30多亿年,那时的生物进化受制于缺氧,基本只以微观尺度进化;然后,经过一系列被称为“雪地球”的漫长冰期,从6.35亿年前开始,冰融化了,氧气达到了一个关键阈值,使得更复杂的多细胞生物得以繁盛;约5.7亿年前,埃迪卡拉生物群出现,为之后更为复杂丰富的生命形式出现奠定基础;最后,5.3亿年前,出现了寒武纪生命大爆发,许多我们至今都熟知的生命出现。




寒武纪生命大爆发之后



·脊索动物门出现·

这条绚丽搏鱼的远祖,是寒武纪的早期脊索动物——如下图的纤细皮卡虫(Pikaia gracilens),它像鱼却还不是鱼,体内贯有一根柔韧的软骨,这就是脊索。加拿大皇家安大略博物馆的古生物学家Jean-Bernard Caron说:“所有脊椎动物可能都是从与此类似的生物进化而来。”

5.3亿年前,寒武纪早期的纤细皮卡虫(Pikaia gracilens)化石



脊索动物门“远亲”:长颈鹿和无脊椎的海鞘(下图 Ciona savignyi),两者看似完全不搭界,但它们拥有共同的寒武纪脊索动物祖先。长颈鹿把脊柱的概念延伸到极致,而海鞘仅在幼虫阶段短暂地拥有一条中央脊索。

这只海鞘其实是长颈鹿的“远亲”




·节肢动物门,主流群体·

节肢动物门,地球动物界最强盛分支,门下已被命名的物种100万以上,据称还有数百万物种仍是未知。上图是一块有4.52亿年历史的石灰岩板,上面有一群奥陶纪动物,包括各种棘皮动物和三叶虫;左侧边缘形如海龟的,是节肢动物门的希若拉虫。




节肢动物门代表:枪虾


澳洲竹节虫





·软体动物门,海洋深处的生命·


像节肢动物一样,软体动物也在寒武纪站稳了脚跟,并最终分化出极其丰富的形态。上图是5.08亿年前的Nectocaris pteryx化石。



软体动物门代表:斑点海兔


火焰扇贝




·棘皮动物门·


上图奥陶纪海百合与下图的现代蔓蛇尾,它们都有以嘴巴为中心的对称式身体结构,就此项而言4.5亿年来未发生重大变化。





埃迪卡拉生物为什么突然灭绝?



生物学家Simon Darroch与James Schiffbauer合著论文《当生命生出智慧的时候》(“The advent of the musculature to burrow”)中提出了一种解答,寒武纪之初的时期被称为“蠕虫世界”,那时,它们已经容不下埃迪卡拉生物群了;此外,埃迪卡拉是非常静态的生态系统,不会游走、咀嚼和排泄,且是

软体动物,这对蠕虫类生物来说是绝佳的食物来源。



在寒武纪,新物种出现令人震惊的激增方式:捕食。图为在寒武纪登场、最早的顶级捕食者之一——Anomalocris,它的食物可能是三叶虫。上图可以看到它的3种武器:螯爪、便于游泳的桨形肢、位于螯爪基部眼柄上的眼睛。





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    额。。。这东西确实没看出来是个啥
    11-25 14:42
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