生命旋转

从寒武纪时期岩石中发现的化石记录了进化史上最令人惊叹的事件之一。从 5.4 亿年前开始，地球上的生命呈现出全新的形态。我们今天看到的大部分主要动物类群（门）都是在那时出现的。变化之快，范围之广，进化创新大多发生在短短 500 万年的时间里；科学家们经常将这一时期称为“寒武纪大爆发”。

科学家们提出了许多理论来解释生命多样化的爆发，但没有一个理论能完全令人信服。现在，加州理工学院的约瑟夫·L·基尔施温克和他的同事们认为，他们可能已经解决了他所说的“生物圈中最重要的谜团之一”。基尔施温克提出，地球上的生命之所以颠倒，是因为地球本身也颠倒了：地球地壳异常快速的重组，速度比正常大陆漂移快几十倍，引发了剧烈的气候变化，进而引发了进化的洪流。

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基尔施温克和他的合著者（波多黎各大学的罗伯特·L·里珀丹和同样来自加州理工学院的大卫·A·埃文斯）在 1997 年 7 月 25 日出版的《科学》杂志上撰文指出，有几条证据表明，早寒武世是一个地质剧烈动荡的时期。一个被称为罗迪尼亚的巨大大陆板块被撕裂，但碎片几乎立即重新聚集形成另一个超级大陆冈瓦纳。沉积岩记录了海洋化学成分的突然变化。新的铀铅测年技术证明，这些变化都发生在寒武纪大爆发期间，而且是快速同时发生的。

了解这个动荡时代的一个方法是，追溯寒武纪早期大陆的详细运动。通过检查当时岩石的磁性，可以进行（尽管很难执行）此类重建。当火山岩冷却时，它们会保留地球磁场的印记；一旦锁定，岩石中的磁性记录就不会改变。岩石中磁场的方向和倾斜度表明岩石的纬度和相对于北极的方位。

当基尔施温克和他的合作者研究来自澳大利亚的岩石时，他们发现该大陆在 5.34 亿年前至 5.05 亿年前之间旋转了 90 度。在北美收集的古地磁数据显示，大陆相对于地球轴也出现了类似的突然错位。与澳大利亚和北美相关的构造区域覆盖了地球大陆地壳的三分之二，这使得研究人员得出一个惊人的结论：整个地球表面在地质上短暂的 1500 万年内旋转了 90 度。地球地壳的移动速度必须至少为每年 30 厘米，约为正常大陆漂移速度的 10 倍。

埃文斯指出，这种运动违反了至少在过去 2 亿年里一直存在的“板块构造速度限制”。因此，研究人员怀疑一种不同的机制，称为真正的极地漂移，是造成这种情况的原因。本质上，他们认为地球的地壳变得如此不平衡，以至于它滑过地幔，直到最初位于两极的表面部分到达赤道，反之亦然。由于地球的整个固体岩石圈同时移动，真正的极地漂移可以产生比正常大陆漂移快得多的运动，在正常大陆漂移中，各个构造板块会相互碰撞和研磨。

寒武纪早期的快速地质漂移本会对地球上的生命产生重大推动作用。“在全球漂移过程中[真正的极地漂移]事件中反复发生的地质重组，应该会使任何已建立的大型生态系统分裂，从而产生更小、更孤立的种群，并导致现有群体之间的进化分支率更高，”作者写道。气候和海洋环流的一系列重大变化可以解释为什么与前寒武纪相比，进化创新的速度提高了约 20 倍。

基尔施温克的分析并没有证明仅大陆重组就造成了寒武纪大爆发。其他可能的解释（包括大气中氧气含量的上升和第一批真正的食肉动物的出现）也可能发挥了作用。但基尔施温克相信，真正的极地漂移为理解寒武纪的地质和生物学提供了一个重要的新工具——寒武纪孕育了著名的伯吉斯页岩，是生命进程中一个戏剧性的转折点。