在⼤约5.2-5.5亿年前,在⼀个被称为寒武纪⼤爆发的事件中,第⼀批构建出坚硬稳固的⻣骼的动物,在地质学上⼀眨眼的功夫⾥,突然出现在了化⽯记录中。这些早期化⽯中有许多是构造简单的空⼼管,⻓度从⼏毫⽶到数厘⽶不等。然⽽,究竟是什么样的动物制造了这些⻣骼,⼏乎完全是个谜。这是因为,软体部分在化⽯记录中通常极为罕⻅,从⽽让研究⼈员⽆法确认那些古⽼的⽣物如何对应到今天仍然存活的主要动物群。
直到最近,在中国云南省东部发现的⼀批保存异常完好的化⽯,让研究⼈员能够揭开地球⽣命进化过程中的⼀个世纪之谜。研究结果揭示了第⼀批⻓出⻣骼的动物是什么样⼦的。论⽂已发表在《英国皇家学会学报B》上。
新收集的5.14亿年前的化⽯来⾃云南昆明,包括了4个粗纹岗头村⾍(Gangtoucunia aspera)标本,它们的软组织仍然完整,包括肠道和⼝器。
这是因为,在这⾥,厌氧(缺氧)条件限制了通常那些可以降解化⽯中软组织的细菌的存在。这些软组织的存在让研究⼈员异常兴奋。标本显示,这个物种的⼝边有⼀圈⻓约5毫⽶的光滑、不⽆分枝的触⼿。这很可能⽤来刺杀并捕获猎物,⽐如⼩型节肢动物。这些化⽯还显示,有⼀个⼀端封闭的肠道(只在⼀端开⼝),被分割成内部空腔,充斥着整个管⼦的⻓度。
这些特征如今只有在现代⽔⺟、海葵和它们的近亲(被称为刺胞动物)中发现。之前科学家曾猜想,岗头村⾍与环节动物(蚯蚓、多⽑类以及它们的近亲)之间的关系。⽽新的标本纠正了这种错误,它们清楚地表明,岗头村⾍的身体具有⼀个光滑的外表和⼀个纵向分割的肠道,⽽环节动物则有分节的身体,带有有横向的身体分割。
根据研究⼈员的说法,岗头村⾍看起来很像现代⽔螅型钵⽔⺟(scyphozoan jellyfish polyp),⼀种坚硬的管状结构固定在底层基质上。触⼿的⼝会伸到管⼦外⾯,但也可能缩在管⼦⾥⾯来躲避捕⻝者。然⽽,与现存的⽔螅型⽔⺟不同的是,岗头村⾍的管由磷酸钙制成,这是⼀种构成⼈类⽛⻮和⻣骼的硬矿物。随着时间的推移,动物使⽤这种材料来构造⻣骼的情况已经越来越少⻅。
这项研究告诉我们,这些简单动物是最早建⽴硬⻣骼的动物之⼀,它们的硬⻣骼构成了⼤部分的已知化⽯记录。有科学家评价道,这确实是⼀个百万分之⼀的发现。这些神秘的管经常在数百个个体组成的群体中被发现,但是直到现在,它们还被视为“有问题的”化⽯,因为科学家没法对它们进⾏分类。由于这些⾮凡的新标本,进化之谜的⼀个关键部分已经被牢牢地固定下来。
尽管这些化⽯清晰地表明,岗头村⾍是⼀种原始的⽔⺟,但这并不排除其他早期管状化⽯物种看起来⾮常不同的可能性。从云南省的寒武系岩⽯中,团队之前还发现了保存完好的管状化⽯,这些化⽯可以被识别为曳鳃动物(海洋蠕⾍)、叶⾜动物(具有成对的⾜的蠕⾍,与今天的节肢动物密切相关)和环节动物。管状⽣命模式似乎在寒武纪变得越来越普遍,这可能是对寒武纪早期⽇益增加的捕⻝压⼒的⼀种适应性反应。
这项研究进⼀步表明,特殊的软组织保存对我们了解这些古代动物⾄关重要。