文章來(lái)源于：科學(xué)網(wǎng)，原文鏈接：寒武紀(jì)“動(dòng)物”化石原來(lái)是海藻

5億年前的磷酸鹽微化石究竟是動(dòng)物還是植物？

3月9日，云南大學(xué)古生物研究院教授張喜光、副研究員楊杰與中外科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)，此前認(rèn)為的5億年前寒武紀(jì)時(shí)期的“苔蘚蟲”化石實(shí)際上是藻類，并認(rèn)定其為早期綠藻。相關(guān)研究當(dāng)前發(fā)表于《自然》。

“我們研究為認(rèn)知寒武紀(jì)早期藻類及趨于復(fù)雜化的海洋生態(tài)系提供了新的切實(shí)信息。”該論文作者楊杰在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示。

動(dòng)物還是植物？

2021年末，西北大學(xué)曾在陜南發(fā)現(xiàn)一枚寒武紀(jì)時(shí)期的“潛在干群苔蘚蟲”，結(jié)合產(chǎn)自澳大利亞的5枚同類化石，將這種磷酸鹽微化石鑒定為一種苔蘚蟲。這是一種水生苔蘚狀無(wú)脊椎動(dòng)物，它們長(zhǎng)有觸角，生活在水下群落。

在此之前，科學(xué)家尚未在寒武紀(jì)時(shí)期的動(dòng)物演化地層中發(fā)現(xiàn)明確的苔蘚動(dòng)物化石。這使得苔蘚蟲比此前認(rèn)為的最早出現(xiàn)在約4.8億年前的奧陶紀(jì)時(shí)期提前了數(shù)千萬(wàn)年。

昆明小石壩生物群自2011年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)以其精美絕倫的軟軀體后生動(dòng)物特異保存享譽(yù)世界。現(xiàn)在，張喜光與合作者對(duì)小石壩生物群發(fā)掘出的12塊類似化石進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，它們顯示了海藻的基本特征。

“具體來(lái)說(shuō)，有四個(gè)特征可以將小石壩的海藻定為綠藻。一是這些藻體被壓扁，呈條帶狀，并由許多規(guī)律排列、近六邊形或菱形的藻體模塊構(gòu)成；二是它們?cè)谒�底棲固生長(zhǎng)；三是它們有出芽現(xiàn)象；四是其具軟體的葉狀緣突。”張喜光對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)。

根據(jù)這些特征，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是一類底棲、光合藻類，屬于絨枝藻目，出現(xiàn)于寒武紀(jì)早期群落中。他們同時(shí)首次發(fā)現(xiàn)3枚化石基部固著于腕足動(dòng)物殼瓣，這生動(dòng)地顯示了此類海藻的生活模式，為認(rèn)知寒武紀(jì)早期藻類及趨于復(fù)雜化的海洋生態(tài)系提供了新的切實(shí)信息。

澳大利亞Wirrealpa找到的礦物化化石，圖片來(lái)自：2021年《自然》論文，Zhang et al.

殘破“孔口”或是藻體模塊

在古生物研究領(lǐng)域，無(wú)數(shù)后生動(dòng)物化石突然出現(xiàn)的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”（5.42億年~4.85億年前），歷來(lái)是最引人入勝的重大地質(zhì)事件之一。盡管古生物學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家在認(rèn)知先驅(qū)生物群的真實(shí)面貌、輻射分異，以及與古環(huán)境的協(xié)同演變?nèi)〉昧朔N種突破，該領(lǐng)域仍存在不少未解之謎與研究空白。

例如，自養(yǎng)的藻類作為現(xiàn)代生物圈食物金字塔基層的主體組份，其最早的化石記錄出現(xiàn)在前寒武確信無(wú)疑，但它們?cè)诤�武紀(jì)僅留下少許化石，以致研究人員對(duì)其早期演化的了解遠(yuǎn)不及帶礦化殼體的后生動(dòng)物。

而當(dāng)今廣布各大洋、具鈣質(zhì)外骨骼的底棲苔蘚蟲，其最早可靠的化石紀(jì)錄只追溯到早奧陶世（約4.85億年前）。此前不時(shí)有發(fā)現(xiàn)寒武紀(jì)苔蘚蟲的報(bào)道，卻因某些證據(jù)不足一直未能得到舉世公認(rèn)。

在談及與陜南化石的關(guān)系時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)表示，陜南的“苔蘚蟲”化石的硬體標(biāo)本“蟲室”的“前壁”多被毀壞，僅一塊由殘留部分圍成的不規(guī)則開(kāi)口被誤定為苔蘚蟲觸手伸出的孔口。而孔口為苔蘚蟲的關(guān)鍵硬體構(gòu)造之一，該鑒定缺失其存在的直接證據(jù)。

而小石壩海藻的藻體模塊被一薄而韌的表層覆蓋，一旦破損，其殘留部分與前述“苔蘚蟲”殘破的“孔口”相似；藻體內(nèi)視顯示，所有藻體模塊均為規(guī)則排列的亞菱形并具微小孔穴。

研究者表示，這些相互可比的性狀特征表明，產(chǎn)自陜南與澳大利亞的“潛在干群苔蘚蟲”應(yīng)是早期綠藻。能否依據(jù)這些不見(jiàn)孔口的“苔蘚蟲”將苔蘚動(dòng)物的起源提早3500萬(wàn)年，有待今后新材料的論證。

研究者還將磷酸鹽微化石與地理分布廣泛的小型脊髓形狀化石——寒武釘進(jìn)行比較，并認(rèn)為某些寒武釘可能也是絨枝藻。他們的研究表明，在寒武紀(jì)早期生態(tài)系統(tǒng)中，底棲的生物礦化藻類的貢獻(xiàn)比之前認(rèn)為的更大。

 小石壩生物群找到的Protomelission新化石，顯示這種藻類附著在一個(gè)腕足動(dòng)物的殼上。圖片來(lái)自：張喜光

寒武紀(jì)大爆發(fā)后，生命還在進(jìn)化

一直以來(lái)，科學(xué)家認(rèn)為，動(dòng)物門及其相關(guān)的身體結(jié)構(gòu)起源于寒武紀(jì)大爆發(fā)。

但苔蘚動(dòng)物門是一個(gè)例外。因?yàn)樵诤�武紀(jì)地層中，這種具有生物礦化作用的演化支的確鑿骨架已經(jīng)消失，導(dǎo)致潛在的苔蘚動(dòng)物化石很難與其他動(dòng)物和藻類類群的模塊骨架區(qū)分開(kāi)來(lái)。

“苔蘚動(dòng)物的延遲出現(xiàn)表明，寒武紀(jì)并不是傳統(tǒng)認(rèn)為的唯一的生命創(chuàng)新時(shí)期。與此相對(duì)，在更長(zhǎng)的時(shí)間里，新的生命體繼續(xù)在進(jìn)化中被雕刻出來(lái)。”論文共同通訊作者、英國(guó)杜倫大學(xué)地球科學(xué)系的Martin Smith博士說(shuō)。

他傾向于認(rèn)為，寒武紀(jì)大爆發(fā)是進(jìn)化史上一個(gè)獨(dú)特的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期幾乎所有動(dòng)物的生命藍(lán)圖都被繪制出來(lái)了，此后大多數(shù)的生物進(jìn)化都是在此基礎(chǔ)上的“小規(guī)模修補(bǔ)”。如果苔蘚蟲最早出現(xiàn)于奧陶紀(jì)時(shí)期，那就表明相關(guān)進(jìn)化在寒武紀(jì)大爆發(fā)后仍然在進(jìn)行著，仍保持著創(chuàng)造活力。

研究者表示，該研究提供了更多有關(guān)生命形態(tài)和動(dòng)物進(jìn)化歷史的信息，有助于理解寒武紀(jì)早期地球生命多樣性和生物演化的復(fù)雜性。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 馮麗妃 高嘉瑋 陳彬）

在小石壩收集化石的研究者們。 圖片來(lái)自：楊杰

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05775-5