5.5億年前小蟲(chóng)寫下“遺書(shū)”，揭開(kāi)寒武紀(jì)前生物神秘面紗

綠洲

生活在遠(yuǎn)古時(shí)期的生物們，會(huì)在地層的書(shū)頁(yè)中留下自己的種種痕跡，形成各種化石，讓今天的人們得以翻閱解讀它們的生前事。

它們有的留下自己的遺體，形成實(shí)體化石（bodyfossil）;有的留下腳印、糞便等痕跡或遺物，形成遺跡化石（trace fossil.ichnofossil）;有的遺跡比較特別，它們是生物臨死前留下的痕跡，類似古生物的“遺書(shū)”——這些痕跡被稱為臨終遺跡（mortichnium）。

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的研究者們，就在湖北省宜昌市夷陵地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一批5億年前生物留下的珍貴化石。他們不僅發(fā)現(xiàn)了“遺書(shū)”，還找到了安息在旁的“遺書(shū)主人”——夷陵蟲(chóng)。更重要的是，它是目前已知發(fā)現(xiàn)的寒武紀(jì)之前唯一的身體分節(jié)、具有運(yùn)動(dòng)能力并可以形成連續(xù)的遺跡的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物，這次發(fā)現(xiàn)也完美印證了一個(gè)20世紀(jì)關(guān)于這一時(shí)期動(dòng)物的假說(shuō)。這項(xiàng)研究于2019年9月登上了《自然》雜志。珍貴遺書(shū)現(xiàn)世

為什么說(shuō)這次發(fā)現(xiàn)的遺跡很珍貴呢？

首先是因?yàn)檫@樣的“遺書(shū)”本身就十分罕見(jiàn)。在距今五六億年前的埃迪卡拉紀(jì)，生命形態(tài)和結(jié)構(gòu)普遍都很簡(jiǎn)單，腿和腳對(duì)于那時(shí)的動(dòng)物來(lái)說(shuō)都是“奢侈品”。只有為數(shù)不多的生物留下用“腳”行走的遺跡，而且已知的痕跡大多是斷斷續(xù)續(xù)的腳印或齒舌印跡。

連續(xù)移動(dòng)的生物痕跡就更為少見(jiàn)了，在此之前人們也只發(fā)現(xiàn)一種叫Kim berella的古生物能留下連串的腳印。

而這一次，科學(xué)家在宜昌夷陵地區(qū)，埃迪卡拉系燈影組石板灘段地層（距今5.51億- 5.39億年）中發(fā)現(xiàn)的是大量長(zhǎng)條狀綿延不斷的生物痕跡，說(shuō)明它們的主人不僅能移動(dòng)，而且能像今天的沙蠶那樣連續(xù)地蠕動(dòng)。

更值得一提的是，科學(xué)家這次不僅發(fā)現(xiàn)了這些難得的遺跡，還同時(shí)找到了這些遺跡的主人。

大部分遺跡主人都是“匆匆過(guò)客”，留下足跡后就消失得無(wú)影無(wú)蹤了，科學(xué)家很難判定究竟是什么動(dòng)物留下了這些遺跡，也無(wú)從得知遺跡的主人究竟長(zhǎng)什么樣。這成為了遺跡化石研究的一大難點(diǎn)。

所以，光有遺跡化石還不能夠獲取足夠的信息，最好是有實(shí)體化石出現(xiàn)，甚至是二者同時(shí)出現(xiàn)，才能更好地還原生物原有的相貌和生活習(xí)性。

這次的發(fā)現(xiàn)中，共有35枚動(dòng)物實(shí)體化石和15塊遺跡化石，其中還包括了臨終遺跡化石，為我們?cè)谶z跡和遺跡主人之間架起了一座橋梁。

豐富的遺跡化石，加上完好精美、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)體化石，為遺跡主人身份的確認(rèn)和形貌的觀察提供了絕佳契機(jī)。遺書(shū)主人是何來(lái)頭

科學(xué)家根據(jù)發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)將其命名為“夷陵蟲(chóng)” （Yrlingiagen.nov.），這是一個(gè)以前從未被發(fā)現(xiàn)的新的屬種，也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早的具有兩側(cè)對(duì)稱、身體分節(jié)結(jié)構(gòu)的動(dòng)物。

夷陵蟲(chóng)呈現(xiàn)出單向延長(zhǎng)的鏈狀，身體三分，兩側(cè)對(duì)稱，不只有體環(huán)、還有體節(jié)，看上去好似稻穗一般。從橫截面角度看，它的背部和腹部均向外凸起。

研究人員對(duì)35塊實(shí)體化石進(jìn)行觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)，夷陵蟲(chóng)的寬度為5 - 26毫米，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)27厘米。它有50個(gè)體節(jié)，每個(gè)體節(jié)由中間的近菱形部分和兩側(cè)近三角形的側(cè)葉組成。中間體節(jié)約占總寬度的五分之一。近三角形側(cè)葉指向身體后側(cè)，并與身體長(zhǎng)軸方向之間呈30°- 60°角。也正是因?yàn)檫@樣，側(cè)葉的形態(tài)和指向可以用來(lái)區(qū)分動(dòng)物的前后和運(yùn)動(dòng)方向——也就是辨識(shí)出動(dòng)物的頭和尾。

此外，在夷陵蟲(chóng)化石的側(cè)葉部分還發(fā)現(xiàn)了類似足節(jié)的結(jié)構(gòu)——這對(duì)它的生物學(xué)分類有著很大影響（有足就可被列為節(jié)肢動(dòng)物，無(wú)足就會(huì)被列為環(huán)節(jié)動(dòng)物）。由于目前還不能完全排除化石保存帶來(lái)的假象，夷陵蟲(chóng)目前歸屬于總兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物。

這一系列詳細(xì)的證據(jù)，讓夷陵蟲(chóng)成為目前發(fā)現(xiàn)的生活在寒武紀(jì)之前的唯一一種身體分節(jié)、具有運(yùn)動(dòng)能力并可以形成連續(xù)遺跡的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物。生命爆發(fā)前的無(wú)聲準(zhǔn)備

那么，夷陵蟲(chóng)的發(fā)現(xiàn)有何意義呢？我們知道，地球歷史上著名的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)（距今5.41億- 4.88億年前），整個(gè)地球系統(tǒng)一下子變得生機(jī)勃勃熱鬧非凡。然而在寒武紀(jì)物種數(shù)量和門類都突然爆發(fā)式增長(zhǎng)之前，埃迪卡拉紀(jì)的動(dòng)物們是不是已經(jīng)開(kāi)始為這一場(chǎng)生命盛世作好了準(zhǔn)備？

20世紀(jì)60年代早期，祖卡坎德?tīng)柡王U林提出了著名的“分子演化鐘”假說(shuō)（Molecular evolutionary clock），也就是在特定的蛋白質(zhì)（或后來(lái)的DNA）分子中，隨著時(shí)間的推移，在進(jìn)化譜系中進(jìn)化速度近似恒定。

根據(jù)分子演化鐘預(yù)測(cè)：在地球歷史的成冰紀(jì)（距今8.5億- 6.3億年前）或埃迪卡拉紀(jì)（距今6.35億- 5.41億年前）時(shí)期，兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物（bilaterian animals）應(yīng)該已經(jīng)發(fā)生了分異。如果這一預(yù)言是正確的，那就意味著在埃迪卡拉紀(jì)時(shí)期，就已經(jīng)有兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物出現(xiàn)了。

但事實(shí)上，在埃迪拉卡紀(jì)的地層中，科學(xué)家往往只能找到生物活動(dòng)留下來(lái)的各種遺跡，無(wú)法找到遺跡真正的主人。雖然一些保存完好的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物遺跡的發(fā)現(xiàn)在某種意義上也算是印證了這一預(yù)言，但是遺跡主人的缺席卻使這一假說(shuō)一直無(wú)法落上實(shí)錘。

而這一次，5.5億年前兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的遺跡化石和實(shí)體化石的同時(shí)出現(xiàn)，完美地回應(yīng)了這個(gè)針對(duì)埃迪卡拉紀(jì)提出的神奇預(yù)言，也將對(duì)稱分節(jié)動(dòng)物出現(xiàn)的時(shí)間提前了至少1 000萬(wàn)年。

夷陵蟲(chóng)臨終遺跡的發(fā)掘?yàn)槲覀兝斫馄渌愃菩螒B(tài)的生物遺跡提供了重要信息。體節(jié)的出現(xiàn)作為兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物祖先的特征，可能觸發(fā)了后期寒武紀(jì)動(dòng)物的身體形態(tài)和復(fù)雜性的爆炸式增長(zhǎng)，而特殊的運(yùn)動(dòng)能力對(duì)海底沉積物和生物席的改造則為大量生命的孕育和演化奠定了物質(zhì)和演化基礎(chǔ)。

可以說(shuō)，夷陵蟲(chóng)和它的“遺書(shū)”，為我們解開(kāi)遠(yuǎn)古生命形態(tài)和起源的謎題提供了重要的參考答案。