你好,狄金逊水母,动物王国最新(也是最古老)的成员

五亿年前的化石揭示了地球历史上最神秘的篇章的新细节

狄金逊水母的化石印记,这是一种神秘的生物,可能是地球上最早的动物。

大约6亿年前,地球的大陆是毫无生机的土地,但海洋却生机勃勃。在白色浪花之下,各种各样的生命形式盲目地啃食着覆盖海底的粘稠微生物垫。

这些生物被认为是地球上最早出现的复杂多细胞生命的开端,它们诞生于一个没有捕食者的世界,不需要坚硬的保护壳或骨骼。它们柔软、糊状的身体像管子、叶状体,甚至薄薄的绗缝枕头;它们与今天动物的解剖结构几乎没有相似之处。这个古老的生物圈看起来非常陌生——然而这些生物一定是我们早期的祖先。

至少根据今天发表在《科学》杂志上一篇新论文中的说法是这样的,研究人员在论文中认为,来自那个时期的标志性化石是已知最古老的动物,在没有显微镜的帮助下也能看到。如果正确的话,这一发现将解决一个长达70年的争论,并可能有助于解释更高级生命形式在我们曾经荒芜的星球上的出现。


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来自大约5.75亿至5.41亿年前,即埃迪卡拉纪时期的化石,代表了地球上已知最早的复杂生命——这意味着这些生物既不是微小的单细胞生物,也不是简单的单细胞微生物多细胞群落。然而,由于它们在行星和进化时间上离我们非常遥远——而且肉体比贝壳或骨骼更难石化——它们的真实性质在很大程度上仍然未知。例如,在1947年,当澳大利亚的科学家首次发现埃迪卡拉生物群的节状、煎饼状化石狄金逊水母,其长度可达一米时,他们认为这些奇怪的生物是早期形式的水母。然而,石化的狄金逊水母和其他埃迪卡拉生物群没有表现出明显的特征,例如附肢、嘴或肠道,这些特征会将它们与动物王国的任何东西联系起来。因此,它们在生命进化树上的位置一直备受争议:如果狄金逊水母不是水母,也许它们是环节动物蠕虫或蘑菇,或者是非常大的地衣或单细胞生物。

问题在于,尽管现在已经在全球数十个地点发现了狄金逊水母化石,但它们通常仅以砂岩中的二维印记形式存在。“如果只有脚印,就像试图判断我们现代世界的结构一样,”安大略省皇后大学的古生物学家盖伊·纳尔邦说,他没有参与这项研究。然后在2016年,澳大利亚国立大学的研究生伊利亚·博布罗夫斯基取得了一项惊人的发现,他在俄罗斯偶然发现了狄金逊水母化石,这些化石基本上被木乃伊化在粘土和砂岩的混合物中。“试想一下,发现一只保存完好的霸王龙,你仍然可以拥有硬组织、皮肤,甚至可能还有木乃伊化的眼睛,”博布罗夫斯基的博士导师、澳大利亚国立大学的生物地球化学家约亨·布罗克斯说。“想想我们会对恐龙了解多少!原则上,我的学生发现了这一点。”

潜力是巨大的。“我敬畏这项研究,因为它是一个绝佳的机会,可以获得关于一种如此神秘的化石的分子信息,”麻省理工学院的地球生物学家罗杰·萨蒙斯说,他没有参与这项工作。的确,当布罗克斯和他的同事分析样本时,他们发现了胆甾烷类化合物:胆固醇的分子化石,这是动物生命的独特标志。无论是动物、植物还是其他生物,地球上的每个生物体都由脂质分子层包裹的细胞组成;然而,只有动物的细胞膜中含有胆固醇。因此,发现胆甾烷类化合物意味着狄金逊水母实际上是动物。尽管如此,这种检测可能是由于污染造成的——例如,不小心用手指刷过化石可能会立即转移含有胆固醇的细胞,并产生古代动物生命的人为信号。因此,布罗克斯和他的同事仔细检查了木乃伊化狄金逊水母周围的岩石。在那里,他们发现的是豆甾烷类化合物,而不是胆甾烷类化合物,豆甾烷类化合物是通常与绿藻相关的分子化石。他们说,这种差异几乎证实了胆甾烷类化合物来自化石本身,而不是来自污染,从而巩固了狄金逊水母在动物王国中的基础地位。

“我认为这篇论文否定了任何关于它们是其他生物的说法,”萨蒙斯说。“对我来说,化学不会撒谎。”它不仅证明了狄金逊水母是一种动物——它现在还保持着化石记录中最古老的宏观生物的记录。这是一个至关重要的发现。在埃迪卡拉纪末期(标志着下一个时期,寒武纪的开始),一场进化性的起义推翻了统治了3000万年的简单而和平的生态系统,为我们现代世界奠定了基础。寒武纪大爆发,正如它所称的那样,产生了具有更熟悉解剖结构和行为的动物,例如具有贝壳、刺、抽搐的肢体和齿状边缘的颌骨的生物,它们可以诱捕和吞噬猎物。但科学家们仍然不知道是什么引发了这种生命形式的爆发。

根据他的团队最新的发现,布罗克斯认为答案一定存在于埃迪卡拉生物群的进化变迁中。这与以前认为埃迪卡拉生物群根本不是动物的观点不同,导致一些科学家认为这些生物是进化上的死胡同,与它们的寒武纪后继者完全不同。至少对于狄金逊水母来说,科学家们现在可以认为,这些奇怪的软体生物是席卷地球的寒武纪动物的祖先,因此也是我们的祖先。

最终,这一发现可能有助于科学家们更好地理解地质学和生物学之间复杂的相互作用,这种相互作用触发了地球上以及可能在其他世界上的复杂生命的进化。史密森尼国家自然历史博物馆的古生物学家道格拉斯·欧文没有参与这项研究,他希望这项研究能够促进在太阳系其他地方寻找生命,因为它证明了微弱的化学痕迹——而不是更明显的化石形态分析——可以揭示新的、以前被忽视的生物学细节。他说,这至关重要,因为在地球之外,“我们更有可能找到某种东西的化石,而不是找到某种东西伸出头来挥手。”

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