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“狄更逊水母”是地球上最古老的动物之一
2018-10-12 | 编辑: | 【
  (化石网报道)据美国国家地理(撰文:Maya Wei-Haas 编译:钟慧元):这团神秘的东西,是地球上最古老的动物之一。这种奇怪的生物长久以来一直困扰着科学家。于是有个研究团队利用现代分析技术,重新检视这古老的遗迹。
  

  埃迪卡拉生物(Edicaran biota)是古怪的一群──包括有环纹的盘状物、有纹路的团块、凹凸不平的索状物、还有波浪状的叶片形物体。这些湿软又格格不入的生物早在5亿7000万年前就占据了温暖的浅海,是地球上最早出现的复杂生物。

  

  普遍翻译成「狄更逊水母」的Dickinsonia就是这群生物中相当出名的物种。这种扁平、有棱纹的椭圆形生物可以长到直径超过120公分,中央还有一条明显的脊。然而,Dickinsonia到底是什么,则已经困扰了科学家许久。这种奇特生物在历史上数度被科学家归入不一样的界,几乎每个界都待过。最近几十年的争议,则是围绕在三个类群周围:有些学者说是真菌、有人说是原生生物(protists),但也有人说是动物。

  

  本周有一篇发表在《科学》(Science)期刊的新研究,是研究人员利用现代科技重新审视这种古老生物。他们的研究结果、再加上其他更多证据,指出Dickinsonia可能是迄今所发现的最早动物之一,比5亿4100万年前、也是现存大部分主要动物类群起源的寒武纪大爆发更早。

  

  「这其实已经是我们的一员了,」这项研究的作者、澳洲国立大学(Australian National University)的古生物地球化学家裘森.布洛克斯(Jochen Brocks)说。 「它是动物。」虽然Dickinsonia最后还是灭绝了,但这种动物是早期多细胞生物实验的诸多物种之一,而这些实验最终造就了我们现代的动物大观园。

  

  「我认为这多少算是解决了我们对Dickinsonia认知的困惑之处。」加州大学河滨分校 (University of California, Riverside)的古生物学家玛莉.卓瑟(Mary Droser)说,她并未参与这项研究。

  

  在过去几年,她解释,古生物学家根据对Dickinsonia印痕的研究,已大致达成共识,认为Dickinsonia是一种动物。新研究基于这项证据、再继续深入探讨,运用化学来支持这种动物假说。 「对于把Dickinsonia放入地球的动物演化脉络真的非常有帮助。」卓瑟说。

  

  何谓埃迪卡拉生物?

  

  埃迪卡拉生物在1946年首度于澳洲南部弗林德斯山脉(Flinders Ranges)的埃迪卡拉丘陵(Ediacara Hills)所发现,这群演化上的怪咖跟现生生物非常不一样。埃迪卡拉生物「怪得就像另一个行星的生物,但比较容易接触到,」古生物学家阿道夫.赛拉赫(Adolf Seilacher)在一篇于2007年刊登在《伦敦地质学会特刊》(Geological Society of London, Special Publications)的论文中如此描述。

  

  它们的出现,标示着演化正在测试生物从小型转变成大型时的体型呈现。目前已知的埃迪卡拉生物有50多种类型,而且除了南极洲以外,每个大陆都发现过。

  

  藉由研究大型生物是在什么时候突然出现在地球上,科学家就能更深入了解复杂生物的形成。这项研究也可以带出一些关于生物如何出现在那个遥远世界的相关线索。而相较于在其他行星上的那些唬人研究,「回到过去、看看生命在地球上如何展开,真的是便宜多了。」卓瑟说。

  

  如何研究不存在的东西

  

  研究埃迪卡拉生物的挑战之一,就是保存的问题。它们柔软的身躯早就烂光光了,又没有骨骼或外壳可以留存在化石纪录中。这就代表我们多半是靠着这些远古居民留下来的印痕或痕迹,才能看到它们的外型──有许多细致的特征,从粗糙的痕迹里根本看不出来。这些生物也是演化树上相当早期的成员,跟现今的生物大不相同,所以很难将它们归类。 1980年代,甚至有学者提出,埃迪卡拉生物应该自成一个已灭绝的界。

  

  过去的研究都集中在Dickinsonia遗留痕迹的物理性分析--生长与发育、动作的证据、体型大小,还有复杂程度。在这项最新研究中,科学家为了寻找新线索,转而运用名为固醇类(sterols)的分子生物标记。许多动物都会制造固醇,但每个类群都稍有不同。

  

  动物制造的是名为胆固醇(cholesterols)的固醇,「就像我们在麦克鸡块里找到的。」布洛克斯开玩笑说。不过埃迪卡拉生物可没吃油炸食品。这类化合物几乎在所有动物的细胞膜上都扮演着非常重要的角色,协助控管进出的物质。

  

  科学家早就开始利用生物标记分析的方法,在大量沉积物中寻找藻类。 「在这个例子里,你得到的会是当地生态系的平均组成,」伊利亚.巴布罗斯基(Ilya Bobrovskiy)说,他是这项新研究的主要作者,也是澳洲国立大学的博士生。

  

  因为埃迪卡拉生物留下的大多是外型的印痕,从来没有人尝试去测试这些古老怪咖的生物标记。然而,某些埃迪卡拉生物的印痕化石上仍保有一层薄薄的有机物质。而巴布罗斯基认为,这些有机薄膜上的碳质键结,或许就藏着这些奇特生物真正身分的秘密。

  

  巴布罗斯基的指导教授布洛克斯原本抱持怀疑态度。 「我起先觉得这是很疯狂的想法。」他说。但为了不要打击这个雄心勃勃的学生,他还是让他去做了。

  

  后来的分析结果有什么意义?

  

  巴布罗斯基开发出一种方法,用于测试埃迪卡拉生物残留在化石上的固醇,并与从周遭岩石中萃取出来的生物标记结果比较。

  

  为了测试这种作法,巴布罗斯基最先研究的是埃迪卡拉生物群中的Beltanelliformis化石。这种生物过去曾被认为跟藻类、真菌、甚至水母相关。结果其生物标记却指出那是蓝绿藻的球状群落。今年稍早,他们将这项分析发表在《自然--生态学与演化》(Nature Ecology and Evolution)期刊上。

  

  团队接着转向Dickinsonia,并从俄罗斯西北部的白海(White Sea)地区采集样本。

  

  「这些化石的分子组成和化石周遭海床的分子组成真的黑白分明。」布洛克斯说。化石痕迹中含有大量的古老胆固醇──高达93%──显示这是动物。而周遭海床的含量则很少,含量较多的反而是麦角类固醇(ergosteroids),显示有绿藻存在。

  

  这项分析简单俐落,也是让这项新研究显得非常了不起的部分原因。 「想解决这个问题,这是一种非常有创意的方法,」并未参与这项研究的史丹佛大学(Stanford University)微生物学家宝拉.韦兰德(Paula Welander)说,「这就是那种『以前怎么都没有人想到啊?』的事情。」

  

  这项方法应该会对了解其他神秘的埃迪卡拉生物大有帮助,同样未参与这项研究的牛津大学古生物学家兼数学家芮妮.霍萨玛(Renee Hoekzema)在电邮中说。她最有兴趣的是对羽毛状的叶状形态类生命(rangeomorphs)的化学分析,这种生物可能跟Dickinsonia有关,也是布洛克斯和研究团队接下来要检测的目标之一。

  

  「这是令人激动的时代。」霍萨玛说。 「辩论了70年之后,我们终于开始了解埃迪卡拉生物的神秘本质。」

  

  生物标记能够用多久?

  

  随着时间过去,所有有机物都会分解,胆固醇也不例外。布洛克斯指出。但是胆固醇腐败时产生的产物非常特殊,他解释,而「胆固醇的原本骨架」仍然保留在这些分子化石中。

  

  威兰德研究的是现代固醇类的产生与功能,以便更深入解读远古的痕迹,她称赞了这项工作的残酷之处,指出这个团队「真的把每个细节都处理得非常仔细。 」

  

  当然,在科学的世界里,没有什么是绝对肯定的。这项研究所根据的,是「只有动物才会产生胆固醇」的假设,而威兰德指出,以目前的资料来看还可以,但随着我们对地球上诸多生命型态有更深入的了解以后,这点也有可能会改变。

  

  「不确定的地方非常多。」是巴布罗斯基对这类古老生物研究工作的形容。 「但应用生物标记可以解决很大一部分的不确定。」

  

  卓瑟补充说:「再加上其他种种资讯,真的很难去争辩说这不是动物。」

  

  那么,Dickinsonia是最早的动物吗?

  

  虽然科学家还不能肯定指出第一种动物到底是什么时候出现的,但远古痕迹指出,那应该是在超过6亿年之前。然而,Dickinsonia的分类层级最近才被确认过,就位于目前所发现的最古老动物群之中。 Kimberella是一种像软体动物的早期动物,跟Dickinsonia年代相当。另外还有一种外型如蠕虫、可能留下了名为Helminthoidichnites的蜿蜒生痕化石的生物也是。

  

  约在5亿4100万年前,湿湿软软的埃迪卡拉生物把世界让给了寒武纪大爆发中那些披着棘刺和甲胄的奇异动物。

  

  这两大类多采多姿的早期生物,能共同协助我们更深入了解现今世界各处游的、跳的、飞的、跑的和摇摇摆摆的所有生物。 「我们为生命的多样性、还有生物如何适应这个星球上各种不同的环境而惊叹不已,」卓瑟说。 「但这些都是地球上最后这10亿年的演化与绝灭所造就的……埃迪卡拉生物群才是这一切的起源。」

“狄更逊水母”是地球上最古老的动物之一

留下这片痕迹的生物,究竟是动物、原生生物,还是真菌?化学提供了新线索。 PHOTOGRAPHY BY O. LOUIS MAZZATENTA







 
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