化石發現揭示，大峽谷是早期動物進化的“金發姑娘區” _化石

大峽谷是自然界最具標志性的景點之一，在這里發現了5億多年前保存完好的早期動物寶庫。這一豐富的化石發現是大峽谷的首次發現，包括微小的巖石爬行軟體動物、濾食性甲殼類動物、尖齒蠕蟲，甚至它們可能吃過的食物碎片。圖片來源：Mussini等人。
據劍橋大學：大峽谷是自然界最具標志性的景點之一，在這里發現了5億多年前保存完好的早期動物寶庫。
這一豐富的化石發現是大峽谷的首次發現，包括微小的巖石刮削軟體動物、濾食性甲殼類動物、尖齒蠕蟲，甚至它們可能吃過的食物碎片。
通過溶解這些動物化石中的巖石并在高倍顯微鏡下對其進行檢查，劍橋大學領導的研究人員能夠獲得地球生命進化中一個獨特時期的高度詳細的圖像。研究結果發表在《科學進展》雜志上。
這些動物化石可以追溯到5.07億至5.02億年前，當時正處于被稱為寒武紀爆發的快速進化發展時期，大多數主要動物群首次出現在化石記錄中。
在這一時期的一些地區，營養豐富的水域推動了進化軍備競賽，動物對食物、運動或繁殖產生了各種各樣的奇特適應。
寒武紀的大多數動物化石都是硬殼生物，但在世界各地的少數幾個地方，如加拿大的伯吉斯頁巖地層和中國的毛天山頁巖，條件是較軟的身體部位可以在腐爛前保存下來。
然而，到目前為止，非骨骼化寒武紀動物的化石大多來自氧氣和資源貧乏的環境，不太可能啟動塑造早期動物進化的最復雜的創新。

一種新的riapulids，也稱為陰莖蟲或仙人掌蟲，在寒武紀時期廣泛存在，但今天幾乎滅絕。大峽谷普里亞普利德有數百個復雜的分支牙齒，這有助于它將食物顆粒掃進可伸展的嘴里。由于化石的大小及其奇特的牙齒排，研究人員將這種新動物命名為Kraytdraco spectatus，以《星球大戰》宇宙中的虛構生物克雷特龍命名。來源：Rhydian Evans
現在，大峽谷已經從進化的“金發姑娘帶”中發現了第一塊軟體或非礦化的寒武紀化石，這將為早期動物的進化加速提供豐富的資源。
第一作者、劍橋大學地球科學系的博士生Giovanni Mussini說：“這些罕見的化石讓我們更全面地了解了寒武紀時期的生活。” 。
“通過將這些化石與它們在大峽谷各地的洞穴、行走和覓食痕跡相結合，我們能夠拼湊出一個完整的古代生態系統。”
穆西尼和來自美國的同事在2023年科羅拉多河沿岸的一次探險中找到了這些化石，科羅拉多河在500萬至600萬年前開始在現在的亞利桑那州雕刻大峽谷。
穆西尼說：“令人驚訝的是，我們以前在大峽谷沒有太多的這種寒武紀化石記錄——已經發現了三葉蟲和生物礦化碎片等東西，但軟體生物的發現并不多。” 。
“但大峽谷的地質條件告訴我們，它可能正是我們能夠找到其中一些化石的地方，因為大峽谷含有大量細粒且容易分裂的泥巖。”
研究人員收集了幾塊巖石樣本，并將其送回劍橋。拳頭大小的巖石首先溶解在氫氟酸溶液中，沉積物通過多個篩子，釋放出數千個微小的化石。沒有一只動物被完整地保存下來，但許多可識別的結構幫助研究人員確定了這些動物屬于哪些群體。
對化石的進一步研究揭示了寒武紀動物捕獲和食用食物的一些最復雜的進化方式。穆西尼說：“這些是當時的尖端‘技術’，將多個解剖部位整合到高功率的喂食系統中。” 。
這些化石中有許多是甲殼類動物，可能屬于包括鹵蝦在內的群體，可以通過它們的臼齒來識別。這些微小的生物在嘴周圍的三角形凹槽上有毛發狀的延伸，并用它們毛茸茸的四肢像傳送帶一樣掃過的食物顆粒。
它們牙齒上的微小凹槽可能會把食物磨碎。化石的細節是，在甲殼類動物的嘴附近可以看到幾個類似浮游生物的顆粒。

大峽谷是自然界最具標志性的景點之一，在這里發現了5億多年前保存完好的早期動物寶庫。圖片來源：Joe Clevenger
大峽谷寒武紀的其他現代動物包括蛞蝓狀軟體動物。這些動物已經有了與現代花園蝸牛相似的牙齒帶或牙齒鏈，這可能有助于它們從巖石上刮下藻類或細菌。
研究人員發現的最不尋常的生物是一種新的riapulids，也稱為陰莖蟲或仙人掌蟲，在寒武紀時期廣泛存在，但今天幾乎滅絕。
大峽谷普里亞普利德有數百個復雜的分支牙齒，這有助于它將食物顆粒掃進可伸展的嘴里。由于化石的大小及其奇特的牙齒排，研究人員將這種新動物命名為Kraytdraco spectatus，以《星球大戰》宇宙中的虛構生物克雷特龍命名。
穆西尼說：“從這些化石中我們可以看到，寒武紀動物有各種各樣的喂養方式來加工食物，有些有現代的對應物，有些則更具異國情調。” 。
在寒武紀，大峽谷比現在更靠近赤道，條件非常適合支持各種各樣的生命。富氧水的深度既不太深也不太淺，可以在最大限度地增加營養或氧氣與減少波浪損傷和暴露于太陽紫外線輻射之間取得平衡。
這種最佳環境使其成為進化實驗的好地方。由于食物豐富，動物可以承擔更多的進化風險，以保持競爭優勢，加快整體進化速度，推動生態創新的組裝，這些創新仍然塑造著現代生物圈。
穆西尼說：“動物需要通過復雜、昂貴的創新來保持競爭優勢，但環境允許它們這樣做。” 。
“在資源更加匱乏的環境中，動物無法承擔這種生理上的投資。這與經濟學有一定的相似之處：在富裕時期投資和冒險；在稀缺時期儲蓄和保守。我們可以從5億年前在海底挖洞的小動物身上學到很多東西。”