海葵的祖先是什麼?5億年前的化石解開了刺胞動物進化的百年之謎
科學家們終於解開了地球上生命進化過程中的一個世紀之謎,揭示了第一批有骨骼的動物是什麼樣子。這一發現之所以可能,是因為在中國雲南省東部發現了一批保存得特別好的化石。這項研究的結果於11月2日發表在科學雜誌《皇家學會議事錄B》上。
在大約5.5-5.2億年前一個被稱為寒武紀大爆炸的事件中,第一批建立堅硬和強壯骨骼的動物突然出現在化石記錄中,這在地質學上是一眨眼的功夫。這些早期化石中有許多是簡單的空心管,長度從幾毫米到許多厘米不等。然而,是什麼樣的動物製造了這些骨架幾乎完全不為人知,因為它們缺乏所需的軟體部分的保存,無法確定它們是否屬於今天仍然活著的主要動物群體。
Gangtoucunia aspera的化石標本(左)和圖表(右)保留了軟組織,包括腸道和触手。資料來源:Luke Parry和張光旭
新收集的5.14億年前的化石中包括四件軟組織仍然完整的Gangtoucunia aspera的標本,包括腸道和口器。這些化石顯示,這個物種的嘴邊有一圈光滑、不分枝的觸角,長約5毫米(0.2英寸)。這很可能是用來刺殺和捕獲獵物的,比如小型節肢動物。這些化石還顯示,Gangtoucunia有一個盲端腸道(只在一端開放),被分割成內部空腔,充滿了整個管子的長度。
這些特徵今天只在現代水母、海葵和它們的近親(被稱為刺胞動物)中發現,這些生物的軟體部分在化石記錄中極為罕見。這項研究表明,這些簡單的動物是最早建立硬骨架的動物之一,這些硬骨架構成了大部分的已知化石記錄。
據研究人員說,Gangtoucunia看起來類似於現代鐮刀水母的息肉,有一個堅硬的管狀結構固定在底層的基質上。觸手的嘴會伸到管子外面,但也可能縮到管子裡面,以避免遭遇捕食者。然而,與活著的水母息肉不同的是,Gangtoucunia aspera的管子是由磷酸鈣打造的,這是一種構成我們人類的牙齒和骨骼的堅硬礦物。但隨著時間的推移,使用這種材料來建造骨骼在動物中變得越來越罕見。
Gangtoucunia aspera口部的特寫照片,顯示了用來捕獲獵物的觸手
通訊作者、牛津大學地球科學系的Luke Parry博士說。”這真的是一個百萬分之一的發現。這些神秘的管子經常以數百個個體的形式被發現,但是直到現在,它們還被視為”有問題的”化石,因為我們沒有辦法對它們進行分類。由於這些非同尋常的新標本,進化之謎的一個關鍵部分已經被牢牢地鎖定了。”
新的標本清楚地表明,Gangtoucunia與環形蟲(蚯蚓、多毛類動物及其親屬)沒有關係,就像以前對類似化石所提出的那樣。現在很清楚,Gangtoucunia的身體有一個光滑的外表和一個縱向分割的腸道,而環形動物有分段的身體,身體有橫向的分割。
該化石是在中國雲南省東部昆明市高樓房區的一個地點發現的。在這裡,厭氧(缺氧)條件限制了通常降解化石中軟組織的細菌的存在。
保存軟組織的化石標本,包括腸道和触角(左邊和中間)。右邊的圖畫說明了化石標本中可見的解剖學特徵
收集和發現這些標本的博士生張光旭說。”我第一次發現Gangtoucunia的粉紅色軟組織時,我很驚訝,對它們是什麼感到困惑。在接下來的一個月裡,我又發現了三個保存有軟組織的標本,這讓我非常興奮,也讓我重新思考Gangtoucunia的親緣關係。Gangtoucunia的軟組織,特別是觸角,揭示了它肯定不是以前的研究所認為的類似於priapulid的蠕蟲,而更像是一種珊瑚,然後我意識到它是一種刺胞動物。”
儘管這塊化石清楚地表明Gangtoucunia是一種原始的水母,但這並不排除其他早期管狀化石物種看起來非常不同的可能性。從雲南省的寒武紀岩石中,研究小組之前已經發現了保存完好的管狀生物化石,這些化石可以被識別為priapulids(海洋蠕蟲)、lobopodians(具有成對腿的蠕蟲,與今天的節肢動物密切相關)和環狀動物。
共同通訊作者馬小雅(雲南大學和埃克塞特大學)說。”管狀生命模式似乎在寒武紀變得越來越普遍,這可能是對寒武紀早期不斷增加的捕食壓力的一種適應性反應。這項研究表明,特殊的軟組織保存對我們了解這些古代動物至關重要”。