文章來源于：科學網(wǎng)，原文鏈接：寒武紀“動物”化石原來是海藻

5億年前的磷酸鹽微化石究竟是動物還是植物？

3月9日，云南大學古生物研究院教授張喜光、副研究員楊杰與中外科學家合作發(fā)現(xiàn)，此前認為的5億年前寒武紀時期的“苔蘚蟲”化石實際上是藻類，并認定其為早期綠藻。相關研究當前發(fā)表于《自然》。

“我們研究為認知寒武紀早期藻類及趨于復雜化的海洋生態(tài)系提供了新的切實信息。”該論文作者楊杰在接受《中國科學報》采訪時表示。

動物還是植物？

2021年末，西北大學曾在陜南發(fā)現(xiàn)一枚寒武紀時期的“潛在干群苔蘚蟲”，結合產自澳大利亞的5枚同類化石，將這種磷酸鹽微化石鑒定為一種苔蘚蟲。這是一種水生苔蘚狀無脊椎動物，它們長有觸角，生活在水下群落。

在此之前，科學家尚未在寒武紀時期的動物演化地層中發(fā)現(xiàn)明確的苔蘚動物化石。這使得苔蘚蟲比此前認為的最早出現(xiàn)在約4.8億年前的奧陶紀時期提前了數(shù)千萬年。

昆明小石壩生物群自2011年被發(fā)現(xiàn)以來以其精美絕倫的軟軀體后生動物特異保存享譽世界�，F(xiàn)在，張喜光與合作者對小石壩生物群發(fā)掘出的12塊類似化石進行詳細檢測后發(fā)現(xiàn)，它們顯示了海藻的基本特征。

“具體來說，有四個特征可以將小石壩的海藻定為綠藻。一是這些藻體被壓扁，呈條帶狀，并由許多規(guī)律排列、近六邊形或菱形的藻體模塊構成；二是它們在水底棲固生長；三是它們有出芽現(xiàn)象；四是其具軟體的葉狀緣突。”張喜光對《中國科學報》說。

根據(jù)這些特征，研究團隊認為這是一類底棲、光合藻類，屬于絨枝藻目，出現(xiàn)于寒武紀早期群落中。他們同時首次發(fā)現(xiàn)3枚化石基部固著于腕足動物殼瓣，這生動地顯示了此類海藻的生活模式，為認知寒武紀早期藻類及趨于復雜化的海洋生態(tài)系提供了新的切實信息。

澳大利亞Wirrealpa找到的礦物化化石，圖片來自：2021年《自然》論文，Zhang et al.

殘破“孔口”或是藻體模塊

在古生物研究領域，無數(shù)后生動物化石突然出現(xiàn)的“寒武紀大爆發(fā)”（5.42億年~4.85億年前），歷來是最引人入勝的重大地質事件之一。盡管古生物學家、地質學家和進化生物學家在認知先驅生物群的真實面貌、輻射分異，以及與古環(huán)境的協(xié)同演變取得了種種突破，該領域仍存在不少未解之謎與研究空白。

例如，自養(yǎng)的藻類作為現(xiàn)代生物圈食物金字塔基層的主體組份，其最早的化石記錄出現(xiàn)在前寒武確信無疑，但它們在寒武紀僅留下少許化石，以致研究人員對其早期演化的了解遠不及帶礦化殼體的后生動物。

而當今廣布各大洋、具鈣質外骨骼的底棲苔蘚蟲，其最早可靠的化石紀錄只追溯到早奧陶世（約4.85億年前）。此前不時有發(fā)現(xiàn)寒武紀苔蘚蟲的報道，卻因某些證據(jù)不足一直未能得到舉世公認。

在談及與陜南化石的關系時，研究團隊表示，陜南的“苔蘚蟲”化石的硬體標本“蟲室”的“前壁”多被毀壞，僅一塊由殘留部分圍成的不規(guī)則開口被誤定為苔蘚蟲觸手伸出的孔口。而孔口為苔蘚蟲的關鍵硬體構造之一，該鑒定缺失其存在的直接證據(jù)。

而小石壩海藻的藻體模塊被一薄而韌的表層覆蓋，一旦破損，其殘留部分與前述“苔蘚蟲”殘破的“孔口”相似；藻體內視顯示，所有藻體模塊均為規(guī)則排列的亞菱形并具微小孔穴。

研究者表示，這些相互可比的性狀特征表明，產自陜南與澳大利亞的“潛在干群苔蘚蟲”應是早期綠藻。能否依據(jù)這些不見孔口的“苔蘚蟲”將苔蘚動物的起源提早3500萬年，有待今后新材料的論證。

研究者還將磷酸鹽微化石與地理分布廣泛的小型脊髓形狀化石——寒武釘進行比較，并認為某些寒武釘可能也是絨枝藻。他們的研究表明，在寒武紀早期生態(tài)系統(tǒng)中，底棲的生物礦化藻類的貢獻比之前認為的更大。

 小石壩生物群找到的Protomelission新化石，顯示這種藻類附著在一個腕足動物的殼上。圖片來自：張喜光

寒武紀大爆發(fā)后，生命還在進化

一直以來，科學家認為，動物門及其相關的身體結構起源于寒武紀大爆發(fā)。

但苔蘚動物門是一個例外。因為在寒武紀地層中，這種具有生物礦化作用的演化支的確鑿骨架已經消失，導致潛在的苔蘚動物化石很難與其他動物和藻類類群的模塊骨架區(qū)分開來。

“苔蘚動物的延遲出現(xiàn)表明，寒武紀并不是傳統(tǒng)認為的唯一的生命創(chuàng)新時期。與此相對，在更長的時間里，新的生命體繼續(xù)在進化中被雕刻出來。”論文共同通訊作者、英國杜倫大學地球科學系的Martin Smith博士說。

他傾向于認為，寒武紀大爆發(fā)是進化史上一個獨特的時期，這個時期幾乎所有動物的生命藍圖都被繪制出來了，此后大多數(shù)的生物進化都是在此基礎上的“小規(guī)模修補”。如果苔蘚蟲最早出現(xiàn)于奧陶紀時期，那就表明相關進化在寒武紀大爆發(fā)后仍然在進行著，仍保持著創(chuàng)造活力。

研究者表示，該研究提供了更多有關生命形態(tài)和動物進化歷史的信息，有助于理解寒武紀早期地球生命多樣性和生物演化的復雜性。（來源：中國科學報 馮麗妃 高嘉瑋 陳彬）

在小石壩收集化石的研究者們。 圖片來自：楊杰

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05775-5