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谁在地球踩下第一个“脚印”

2018-06-29 09:41 来源:科技日报 
2018-06-29 09:41:27来源:科技日报作者:责任编辑:宋雅娟

  记者 张 晔

  5.5亿年前,如今的中国宜昌三峡大坝地区,还是汪洋大海。一片柔软的海底,有只手指般粗细的“爬虫”,正在悠哉悠哉、漫不经心地闲逛着。时而在铺满藻类的沉积物表面散步,时而快速爬行,时而又钻入藻类下觅食或者获取氧气。

  这个调皮的小家伙当然无法预见数亿年后,当一位人类科学家发现它留下的足迹时,内心按捺不住的狂喜。

  近日,美国《科学》杂志子刊《科学进展》在线报道了中国科学院南京地质古生物研究所与美国弗吉尼亚理工大学共同组成的早期生命科学研究团队,在我国湖北宜昌发现的、保存于5.41亿—5.51亿年前的埃迪卡拉纪灯影组地层中的足迹化石,这也是迄今为止,地球上最古老的足迹化石。然而,关于这只小“爬虫”的身份,还有重重谜底待解。

  最早脚印到底长啥样

  石头上的几串断断续续的小凹坑

  在南京古生物所研究员陈哲的办公室里,记者看到几片灰色的、不规则的“瓦片”。这几块不起眼的“瓦片”,其实是灰岩,来自5.4亿—5.5亿年前。

  其中有一块陈哲最爱不释手。2013年初,当他带领科研团队在宜昌市三斗坪雾河村一个废弃的采石坑里,小心翼翼地从乱石堆里清理出一块石头时,发现表面有几串断断续续的小凹坑,与其他天然裂隙似乎有所不同。

  “这里的地层是埃迪卡拉纪灯影组,是国内埃迪卡拉纪标准剖面,以前从没有发现过双侧对称且有附肢的生物化石。”陈哲告诉科技日报记者。

  数十年研究经历培养出的高度职业敏感告诉陈哲,眼前这块石头表面的小凹坑,绝不是那么普通。随后,他们又在这里发现多块相似的石头。

  回到南京,通过仔细地清理和观察,陈哲发现这块石头上的小凹坑,呈双侧对称,有着相近组成及结构,按一定的规律排列成线形,且和潜穴有两次交叉。

  “每一个小凹坑就是一只脚踩下时留下的痕迹。”陈哲说,这些印痕应该是一只双侧长脚的生物在行走过程中留下的,在一个运动过程中,所有参与的附肢运动一次,形成了一个系列,因此可以判断这是一组脚印。

  从化石上还可以看出,两组足迹和三条潜穴相连,有过渡有穿插。这说明,该生物在爬行时轨迹较为复杂,一会儿在水底沉积物表面爬行,一会儿钻入沉积物里打洞。

  “这组脚印与寒武纪大爆发后大量出现的节肢动物和环节动物典型足迹相比,稍显不规律,但是仍然具有极高的相似度,说明它们之间存在着演化关系的可能性非常高。”陈哲告诉记者。

  神秘足迹的主人是谁

  可能是类似虾或者沙蚕一样的生物

  那么,留下这串神秘足迹的主人又是谁呢?

  “脚印的主人,应该是身长约2厘米、宽1厘米,两侧对称的且有附肢的节肢动物、环节动物,或者是它们的祖先。”陈哲说,单凭这些足迹化石,很难去判断具体是哪一种动物留下来的。不过,他们推测,留下这些足迹化石的,很有可能是类似虾或者沙蚕一样的生物。而且这个小动物,身体已经比较大了,达到了厘米级。它具有附肢,附肢成对出现,大概4对或者6对以上,并且脚的末端是尖的。

  为什么仅凭一串小坑,就能勾勒出脚印主人的雏形?科研人员当然不是瞎蒙的。

  “同一种生物由于不同的行为方式,可以形成不同的遗迹,同一种生物相同的行为方式,沉积物底质不同也可以形成不同的遗迹。”陈哲将此次足迹化石与几乎所有已知动物门类的足迹进行了比较,并层层筛选。“从这些足迹可以看出,留下遗迹的生物可以通过附肢支撑身体,脱离沉积物表面。也就是说,这个生物爬行时肚子是离地的。所以,遗迹明显是由两侧对称的后生动物(除单细胞原生动物之外所有其它动物的总称)形成,而且它们具有成对的附肢。”陈哲说。

  此次发现有啥价值

  打破埃迪卡拉纪“怪物”一统天下的观点

  过去,每当地质古生物学家发现一块号称“最早”的化石,其意义大多是把相关物种的年代向前推进了若干年。那么,这次发现的地球最早脚印又意味着什么呢?

  “地史时期曾经被划分为两个阶段:寒武纪以前称为隐生宙,寒武纪迄今称为显生宙。因为隐生宙生命迹象如同隐藏了一般,鲜有留下来可见的化石,而显生宙生物丰富,有较多化石保存,其划时代的标志就是寒武纪生命大爆发。达尔文撰写《进化论》的时候,对寒武纪之前的地层中为什么没有找到化石深感困惑。”陈哲解释说。

  后来,随着埃迪卡拉纪生物群化石在全球各处的发现,科学界逐渐承认,在寒武纪生命大爆发前夕,距今5.8亿年前至5.4亿年前,地球上曾经生活着埃迪卡拉纪生物群,并且一度统治地球。

  但是,埃迪卡拉纪生物群化石却有着一个让人匪夷所思的现象:这群生物长相怪异,大多呈扁平状,有的像个管子,有的像个肉饼,总之不像是现今生物的祖先。因此,许多科学家认为,埃迪卡拉纪生物群是地球生命演化史上一些走进死胡同的“实验品”。

  埃迪卡拉纪(6.3亿—5.4亿年前)真的是被“怪物”一统天下吗?这成为古生物学界的一个谜。

  而陈哲团队在宜昌市三斗坪雾河村的一系列发现,似乎让这个谜团拨云见日了。

  2011年,陈哲团队在三斗坪雾河村发现了第一块典型的埃迪卡拉纪生物化石,并陆续发掘出400多块典型的埃迪卡拉纪生物群化石,10多个类别,填补了埃迪卡拉纪化石拼图的中国空白。

  此次发现,又让我们知道:在埃迪卡拉纪晚期,地球上有一种动物长出了附肢,这意味着它们可以四处活动,建造家园,争斗捕食,繁殖交配,并可以推断出,它们与现生和地质历史时期最为丰富多样的动物门类——具有附肢(疣足)的两侧对称动物高度相似,如节肢动物和环节动物。

  更重要的是,陈哲团队的成果将寒武纪生命大爆发的序幕再次向前推进。虽然还无法确认,这串脚印是哪一种动物留下的,但是对地球来说,动物附肢的出现是一个非常重要的事件,因为它们可以用来搅动沉积,改造地貌,对当时的地球化学循环和海洋环境产生重大影响。(张 晔)

[责任编辑:宋雅娟]

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