當生命開始爬行——寒武紀大爆發(fā)背后的秘密故事 _生命

通過分析Psamichnites等遺跡化石，研究人員已經能夠確定5億多年前動物是如何生活和移動的。資料來源：趙紫薇和馬曉雅博士
據(jù)今日科學新聞：早在化石記錄爆發(fā)出我們稱之為寒武紀大爆發(fā)的混亂之前——在海洋中充滿三葉蟲、軟體動物和現(xiàn)代生命的第一批令人脊背刺痛的祖先之前——一些更安靜的事情正在展開。在古老的海洋之下，一種幾乎看不見的緩慢轉變已經在進行。
由王澤坤博士領導的新研究現(xiàn)在表明，5.39億年前所謂的動物多樣性“爆炸”可能不是進化大爆炸，而更多的是最后的高潮。許多使動物能夠移動、感知和生存的特征并不是在寒武紀發(fā)明的——它們早在數(shù)百萬年前的神秘而經常被忽視的埃迪卡拉紀就已經進化了。
揭開古代足跡的秘密
由于埃迪卡拉紀動物的身體柔軟，它們很少留下骨骼或外殼來形成化石。它們在化石記錄中的簡短特征是微妙的：在古代海底留下的微弱痕跡和洞穴。這些不是骷髏，但它們是故事。
通過分析5.5億至5.39億年前留下的170多個這樣的遺跡化石，王和他的合作者拼湊出了早期動物如何移動、相互作用和進化的生動畫面。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《英國皇家學會學報B和地質學》上，不僅揭示了古代生物的去向，還揭示了它們正在變成什么。
王說：“埃迪卡拉紀的生命不再是微觀的，但通常它不能沿著海底移動。然而，到了寒武紀，動物生命可以探索了。一些事情顯然發(fā)生了變化。”
而且，這種變化似乎比我們想象的要早得多。
從運動中解讀思維
我們大多數(shù)人不會想到通過觀察砂巖中蜿蜒的化石痕跡來解碼古代動物的身體形狀或感官。但王的方法非常簡單，也深刻地揭示了這一點。
按照軌道的形狀。一條長長的、蜿蜒的小路可能來自一種細長的、蠕蟲般的生物。突然的急轉彎表明身體又短又粗，可能是圓的。曲線的平滑暗示了控制和感官意識：如果一個生物有意識地進行長時間的掃視，它可能會感覺到自己要去哪里。一條參差不齊的隨機痕跡？那只動物可能是跌跌撞撞地四處走動，依靠偶然遇到的食物或住所。
王解釋說：“具有遠程感官的動物可以計劃一次直接的食物之旅。” 。“如果它們的感官能力有限，那么它們的軌跡將不平穩(wěn)，幾乎是隨機的。”
通過將這些古老的埃迪卡拉紀生物的足跡與蠕蟲、蝸牛和節(jié)肢動物等現(xiàn)代動物的足跡進行比較，王和他的同事可以對生活在5億多年前的生物的行為和解剖結構進行逆向工程。
轉型的三個階段
該團隊的分析揭示了一個顯著的進化弧線。
第一階段：最早的痕跡（約5.5億年前）
最古老的軌道很簡單，到處都是急轉彎。這些可能是由圓形或橢圓形的軟體生物組成的，比如變形蟲或纖毛生物，它們在海底脈動。他們的動作很原始——短促、被動、緩慢。他們可能缺乏發(fā)達的感官，遵循本能模式，盲目地探測沉積物。
第二階段：更平穩(wěn)的旅程（約5.45億年前）
幾百萬年后，情況發(fā)生了變化。軌跡變得更平滑、更連續(xù) 。動物正在獲得協(xié)調性，可能對它們的運動有更好的控制。這些足跡看起來像現(xiàn)代蛞蝓和馬蹄蟹留下的足跡。制造它們的生物還不夠快或光滑，但它們更有目的性。它們正在進化。
第三階段：流線型先鋒（約5.4億-5.39億年前）
最后，就在寒武紀的邊緣，化石顯示出漫長而不間斷的痕跡——蠕蟲狀動物的痕跡，它們可以在延長的線條中移動。這些生物的身體是為探索而設計的：更長、更光滑，更適合在沉積物中游泳或爬行。它們的路徑表明，它們有能夠檢測周圍環(huán)境的感覺器官，而不僅僅是對周圍環(huán)境做出反應。
王博士和他的同事Olmo Miguez-Salas博士使用這些模式來估計制造它們的動物的大小。結果表明，埃迪卡拉紀-寒武紀過渡期的體長穩(wěn)步增加。這些動物從短而圓的斑點進化成流線型的探險家，為爆炸的到來奠定了基礎。
埃迪卡拉紀末期幸存下來的是什么？
大約5.39億年前，埃迪卡拉紀的結束是一場災難。那個時期許多獨特的生物——奇怪的葉狀生物和沒有現(xiàn)代類似物的被子圖案生物——消失了。科學家們認為，一場大滅絕事件消滅了大部分早期生命。
但那些發(fā)展出運動、感官和流線型身體的動物幸存了下來。
這些幸存者將成為寒武紀大爆發(fā)期間突然出現(xiàn)的生物的祖先：第一個復雜的眼睛、四肢、外骨骼和神經系統(tǒng) 。
王說：“幫助動物存活到寒武紀的特征在埃迪卡拉紀晚期就已經形成了。” 。“爆炸是真實的，但它的許多火花都是早些時候點燃的。”
對生命大躍進的新認識
這項研究重塑了我們對復雜生命起源的理解。寒武紀大爆發(fā)，長期以來被視為進化的煙花秀，可能是一場更長、更安靜的戲劇的最后一幕。
寒武紀可能代表了一場“基質革命”，而不是新動物類型的突然出現(xiàn)，當時已經配備了運動、傳感和流線型身體的現(xiàn)有譜系在全球重置后接管了地球的生態(tài)系統(tǒng) 。
這不僅是一個關于生命輝煌的故事，也是一個關于它的韌性的故事——一個微小而柔軟的先驅者為隨后豐富的生物多樣性奠定基礎的故事。
為什么它在今天很重要
了解生命是如何進化的，不僅僅是回顧過去。它幫助我們了解變化是如何發(fā)生的，環(huán)境如何影響進化，以及滅絕和生存如何塑造未來。
埃迪卡拉紀古代動物留下的痕跡很微弱，幾乎看不見石頭上的漣漪。但多虧了王博士和他的同事們等研究人員的工作，我們現(xiàn)在可以像閱讀深度時間日記一樣閱讀這些漣漪。
他們告訴我們的是驚人的：動物生命的旅程并不是從爆炸開始的。
它以一個安靜的爬行開始。