寒武紀生命大爆發(fā) 還原原始海洋動物體貌

前寒武紀-寒武紀轉換時期(距今6億年前后)是地質歷史上最為關鍵的時期之一。在這一時期，隨著羅迪尼亞超大陸的裂解和岡瓦納大陸聚合，大量生命繁衍需要的無機鹽由此向海洋富集，與此同時，大氣自由氧含量的上升使全球表層海水徹底氧化。一系列環(huán)境因素的利好，使得后生動物(又稱多細胞動物)這一更復雜更高等的生命在前寒武紀晚期的埃迪卡拉紀(6.35-5.41億年前)開始崛起，并在寒武紀早期發(fā)生大規(guī)模輻射式演化。從最簡單的海綿動物到最高等的脊索動物在內(nèi)，幾乎現(xiàn)生所有動物門類在寒武紀早期短短兩千萬年的時間內(nèi)快速出現(xiàn)，這就是著名的“寒武紀大爆發(fā)”事件(5.41-5.20億年前)。

動物的寒武紀大爆發(fā)作為一個客觀存在的事實已被廣泛接受，然而厚厚的前寒武系地層中卻鮮有后生動物化石的蹤影。這一現(xiàn)象早在達爾文時代就引發(fā)了人們的關注，近兩百年來讓地質學家和古生物學家感到困惑不已。有關“寒武紀大爆發(fā)”的研究不僅沒有破解動物起源之謎，反而給這一生物演化事件蒙上了一絲神秘色彩，那么，寒武紀原始海洋動物是什么模樣呢？

科學家曾認為，生活在寒武紀的櫛水母近似于現(xiàn)代櫛水母類動物，屬櫛極動物門。但從最新出土化石來看，科學家提出另一種猜想。它的體表長有細須或毛發(fā)狀結構。這些印跡的主人包括：Thaumactenaensis(A至D)，Galeactenahemispherica(E至I)及Batofasciculusramificans等。櫛水母并不是真正意義上的水母，它們沒有刺人的細胞和柔軟的觸須，保護它們的是堅硬帶刺的骨架。這種小生物體形很像圣誕節(jié)用的裝飾物品。在2015年7月10日出版的《科學進展》雜志中，詳細報道了有關櫛水母的最新科學研究。

科學家近期在中國南部發(fā)現(xiàn)一種蠕蟲化石，這種蠕蟲全身“超級武裝”，且有著優(yōu)美的長腿?？茖W家將其取名為Collinsiumciliosum，或“多毛的柯林斯怪物”，它擁有多達30條長腿——其中18條腿末端長著爪子，可以勾住動物并戳穿其體表，另外12條腿前后揮動，用來捕獲水中營養(yǎng)物。大約5.4億年前，地球上突然出現(xiàn)了大量多種多樣的生物。研究人員表示，在寒武紀生命大爆發(fā)時期，Collinsiumciliosum是當時出現(xiàn)的首個全副武裝的動物，它利用體表覆蓋的刺保護自己免遭天敵捕殺。

在20世紀70年代，科學家發(fā)掘出一種蠕蟲化石，被稱為Hallucigeniasparsa，生活在5億5百萬年前。當時研究人員以為它的頭部是尾巴，而腿部是脊柱。如今終于弄清楚其頭部和背部位置，并發(fā)現(xiàn)它是現(xiàn)代天鵝絨蟲祖先。天鵝絨蟲是一種黏糊糊的小動物，身體像鼻涕蟲，長著蜈蚣一樣的長腿。這種名為Hallucigeniasparsa的神奇蠕蟲，得名于“幻覺”一詞，因為它的身體極為怪異——頭部看起來像尾巴，身體兩側長有許多對長腿，背部脊柱也形態(tài)奇異。Hallucigeniasparsa蠕蟲身長約35毫米，生活在寒武紀生命大爆發(fā)時期的海洋深處。

奇蝦口器有十幾排牙齒，直徑有25厘米，糞便化石長10厘米，粗5厘米。由此推測，奇蝦體長可能超過2米。它是已知最龐大的寒武紀動物。而當時其他大多數(shù)動物平均只有幾毫米到幾厘米。奇蝦有一對帶柄的巨眼，一對分節(jié)的用于快速捕捉獵物的巨型前肢，美麗的大尾扇和一對長長的尾叉。

25厘米直徑的巨口可掠食當時任何大型的生物，口中有環(huán)狀排列的外齒，這是一種攻擊能力很強的食肉動物。在當時的海洋中，奇蝦可以稱得上是海洋中的‘巨無霸’，處在食物鏈的頂端，能夠輕而易舉地獵獲足夠的食物，卻沒有其他生物可以威脅它的生存。但是，就像在陸地上曾經(jīng)占統(tǒng)治地位的恐龍一樣，奇蝦也早已絕滅了。

今天我們介紹這幾種寒武紀原始海洋動物只是其中一角，寒武紀大爆發(fā)因何發(fā)生？地球生命在經(jīng)歷了30多億年的緩慢演化后為什么突然在寒武紀早期出現(xiàn)各種復雜的動物？這些懸而未決的問題長期以來是古生物學和演化生物學研究的前沿課題。想要回答這些問題，則需要在研究6億年前后地球環(huán)境背景的同時，尋找前寒武紀動物化石記錄，追溯寒武紀大爆發(fā)的源頭。