研究在中国云南埃迪卡拉纪地层发现后口动物最早证据,复杂动物起源或早于寒武纪大爆发

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动物生命形态多样,几乎遍布地球各类环境。但在生命起源后的漫长时期内,地球生态系统主要由体型微小、结构简单的海洋微生物主导,并经历多次显著的气候波动。科学界普遍认为,约5.38亿年前寒武纪开始后,动物在化石记录中出现的多样性显著增加,这一阶段常被称为“寒武纪大爆发”,其“在地质学上短时间内集中出现”的特征长期引发讨论。

在寒武纪之前的埃迪卡拉纪(约6.35亿至5.38亿年前),化石记录呈现出更为难以归类的生物群。该时期不少生物体形态奇特,常呈囊状或绗缝状“枕头”外观,与现生物种缺乏明确对应关系。围绕这些生物的属性,学界曾提出从真菌、地衣到与现存多细胞生物无关的灭绝类群等多种解释。相关化石也显示,它们与覆盖海底的微生物垫共存,而这种生态系统在后续出现取食沉积物的双侧对称动物后未能延续。

研究人员指出,关于埃迪卡拉纪生物的繁殖与生长发育的最新证据倾向于支持其属于动物,但结构相对简单,且没有直接的现存后代。直到埃迪卡拉纪末期,化石记录才开始出现更复杂、可识别的动物线索,其中大量证据来自洞穴与爬行等遗迹化石,提示复杂动物已存在,但制造这些遗迹的动物本体仍较少被直接发现。围绕埃迪卡拉纪向寒武纪过渡的性质,学界也存在争论;地质学上通常以“复杂动物首次显著搅动海洋沉积物”的时间点来界定寒武纪的开始。

在此背景下,一项发表于《科学》的新研究报告称,研究团队在中国东云南地区埃迪卡拉纪岩石中发现了新的化石证据,有助于缩小埃迪卡拉纪“奇异生物世界”与寒武纪复杂动物主导生态之间的空白。研究团队在范伟与丛培云带领下,对以保存良好的江川生物群化石著称的地层开展野外工作。团队成员李高荣在2023年春的工作中发现了一种形态特殊的蠕虫状生物:其通过一个锚盘固定在海底,并可翻转吻部取食。研究人员将其昵称为“喇叭蠕虫”,并表示仍在厘清其在动物分类中的具体位置。

研究称,这类化石此前主要因锚盘结构而被描述并命名为环盘水母(Cycliomedusa),而此次发现的标本保存了更完整的个体形态,从而揭示了其与既有认识不同的身体结构。随着进一步剖取岩石样品,研究团队在江川生物群中识别出更多动物化石。2024年,团队与牛津大学研究人员(包括合著者Luke与Frankie)再次进入现场,继续拼合这一化石群落的组成。

研究报告称,除典型的埃迪卡拉纪与寒武纪生物外,团队还在江川生物群中发现了若干此前主要见于寒武纪大爆发时期的生物类型,包括与寒武纪生物Mackenzia相似的原始动物、不同类型的蠕虫,以及被描述为梳形动物的游泳性捕食者。

研究人员强调,其中最引人关注的发现是后口动物(deuterostomes)在该地层中的最早证据。部分标本具有柄与触手结构,形态与一类被称为寒武纪环棘动物(cambroernids)的化石高度相似。研究称,这些已灭绝动物与现生海星及橡实虫等类群有关,被视为与人类亲缘关系较近的无脊椎动物谱系之一。研究据此提出,人类所属谱系的更早演化线索可能已在埃迪卡拉纪出现。

研究结论认为,江川生物群中多样且更复杂动物的存在,显示多个动物类群与典型的埃迪卡拉纪生物曾共存数百万年,复杂动物生命的起源时间可能早于传统上与寒武纪大爆发相联系的时间框架。

(本文内容据The Conversation文章信息改写,原文采用知识共享许可协议。)


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