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5.5亿年前小虫写下遗书揭开寒武纪前生物神秘面纱

2019-09-06 00:46:47  阅读:1762 作者:责任编辑NO。卢泓钢0469

作者:绿地

修改:Yuki

日子在远古时期的生物们,会在地层的册页中留下自己的种种痕迹,构成各种化石,让今日的人们得以翻阅解读它们的生前事。

它们有的留下自己的遗体,构成实体化石(Body fossil)

恐龙骨架化石 | pixabay

有的留下脚印、粪便等等痕迹或遗物,构成遗址化石(Trace fossil, ichnofossil)

恐龙脚印化石| pixabay

有的遗址比较特别,它们是生物临死前留下的痕迹,相似古生物的“遗书”——这些痕迹被称为临终遗址(mortichnium)

中国科学院南京地质古生物研讨所和弗吉尼亚理工大学的研讨者们,就在湖北省宜昌市夷陵区域发现了一批5亿年前生物留下的宝贵化石。他们不只发现了“遗书”,还找到了安眠在旁的“遗书主人”——夷陵虫。更重要的是,它是现在已知寒武纪之前发现的仅有的身体分节、具有运动才干并能够构成接连的遗址的两边对称动物,这次发现也完美印证了一个20世纪关于这一时期动物的假说。这项研讨刚刚登上了本周(2019年9月5日)的《天然》杂志[1]。

本次报导的远古生物遗址恢复图 | 中国科学院南京地质古生物研讨所 陈哲

宝贵遗书现世

为什么说这次发现的遗址很宝贵呢?

首要是因为这样的“遗书”自身就非常稀有。在距今五六亿年年前的埃迪卡拉纪,生命形状和结构遍及都很简略,腿和脚关于那时的动物来说都是“奢侈品”。只要为数不多的生物留下用“脚”行走的遗址,并且已知的痕迹大多是时断时续的脚印或齿舌印迹[2]。

断续的脚印(TW) | 参考文献[2]

接连移动的生物痕迹就更为少见了,在此之前人们也只发现一种叫Kimberella的古生物能留下连串的脚印[3]。

留下接连脚印的Kimberella化石及其恢复图 | 参考文献[3]

而这一次,科学家们在宜昌夷陵区域,埃迪卡拉系灯影组石板滩段地层(距今5.51亿~5.39亿年)中发现的是很多长条状连绵连绵不断的生物痕迹,阐明它们的主人不只能移动,并且能像今日的沙蚕那样接连地活动[1]。

遗址化石宽7~25毫米,长76~608毫米,形状或平直或曲折,两边具有凹槽,凸起或生物潜穴(带柄箭头所指)| 参考文献[1]

更值得一提的是,科学家们这次不只发现了这些可贵的遗址,还一起找到了这些遗址的主人

大部分遗址主人都是“仓促过客”,留下脚印后就消失的无影无踪了。科学家们很难断定终究是什么动物留下了这些遗址,也无从得知遗址的主人终究长什么样。这成为了遗址化石研讨的一大难点。

所以,光有遗址化石还不能够获取满足的信息,最好是有实体化石呈现,乃至是二者一起呈现才干更好地恢复出生物原有的容颜和日子习性。

这次的发现中,共有35枚动物实体化石和15块遗址化石,其间还包含了临终遗址化石,为咱们在遗址和遗址主人之间架起了一座桥梁

白线符号的部分为遗址化石(临终遗书),蓝线符号的部分为实体化石(遗书主人)。白色箭头所指区域,代表新构成的遗址截切了先期遗址。右下角B区域为沿着右上黄色虚线切开的剖面,显示出化石呈双凸形状 | 参考文献[1]

丰厚的遗址化石,加上无缺精巧、结构杂乱的实体化石,为遗址主人身份的承认和描摹的调查供给了绝佳关键。

遗书主人是何来头?

科学家们依据发现地址将其命名为“夷陵虫”(Yilingiagen.nov. ),它是一个曾经从未被发现的新的属种。也是迄今为止发现最早的具有两边对称、身体分节结构的动物。

夷陵虫呈现出单向延伸的链状,身体三分、两边对称,不只要体环、还有体节,看上去恰似稻穗一般。从横截面视点看,它的背部和腹部均向外凸起。

夷陵虫化石描摹恢复图 | 参考文献[1]

研讨人员对35块实体化石进行观测后发现,夷陵虫的宽度为5~26毫米,长度最长可达27厘米。它有50个体节,每个体节由中心的近菱形部分和两边近三角形的侧叶组成。中心体节约占总宽度的五分之一。近三角形侧叶指向身体后侧,并与身体长轴方向之间呈30~60°角。也正是因为这样,侧叶的形状和指向能够用来区别动物的前后和运动方向——也便是辨识出动物的头和尾。

夷陵虫身体结构示意图 | 参考文献[1]

此外,在夷陵虫化石的侧叶部分还发现了相似足节的结构——这对它的生物学分类有着很大影响(有足就可被列为节肢动物,无足就会被列为环节动物)。因为现在还不能彻底扫除化石保存带来的假象,夷陵虫现在归属于总两边对称动物。

夷陵虫化石细节,箭头所指部分或许是它的足。比例尺长度为5 厘米 | 参考文献[1]

这一系列具体的依据,让夷陵虫成为现在发现的,日子着寒武纪之前的仅有一种身体分节、具有运动才干并能够构成接连的遗址的两边对称动物。

夷陵虫及其遗址恢复图 | 中国科学院南京地质古生物研讨所 陈哲

生命迸发前的无声预备

那么,夷陵虫的发现有何意义呢?咱们知道,地球前史上闻名的寒武纪生命大迸发(距今5.41亿~4.88亿年前),整个地球体系一会儿变得朝气蓬勃热闹非凡。然而在寒武纪物种数量和类别都忽然迸发式增加之前,埃迪卡拉纪的动物们是不是现已开端为这一场生命盛世做好了预备?

寒武纪生命大迸发呈现很多相似三叶虫、奇虾等身体分节、两边对称的动物 | stanford.edu

20世纪60年代前期,祖卡坎德尔和鲍林提出的闻名的分子演化钟假说(Molecular evolutionary clock),也便是在特定的蛋白质(或后来的DNA)分子中,跟着时刻的推移在进化谱系中进化速度近似稳定[4]。

依据分子演化钟猜测:在地球前史的成冰纪(距今8.5亿~6.3亿年前)或埃迪卡拉纪(距今6.35亿~5.41亿年前)时期,两边对称动物(Bilaterian animals)应该现已发生了分异[5,6]。假如这一预言是正确的,那就意味着在埃迪卡拉纪时期,就现已有两边对称动物呈现了。

但事实上,在埃迪拉卡纪的地层中,科学家们往往只能找到生物活动留下来的各种遗址,无法找到遗址真实的主人。尽管一些保存无缺的两边对称动物遗址的发现在某种意义上也算是印证了这一预言[2,7,8],可是遗址主人的缺席却使这一假说一向无法落上实锤。

而这一次,5.5亿年前两边对称动物的遗址化石和实体化石的一起呈现,完美地回应了这个针对埃迪卡拉纪提出的奇特预言,也将对称分节动物呈现的时刻提早了至少一千万年。

夷陵虫临终遗址的开掘为咱们了解其他相似形状的生物遗址供给了重要信息[8]。体节的呈现作为两边对称动物先人的特征,或许触发了后期寒武纪动物的身体形状和杂乱性的爆破式增加[9],而特别的运动才干对海底沉积物和生物席的改造则为很多生命的孕育和演化奠定了物质和演化根底。

能够说,夷陵虫和它的“遗书”,为咱们解开远古生命形状和来历的谜题供给了重要的参考答案。

夷陵虫脚印恢复视频:

作者手刺

排版:Yao

题图来历:参考文献[1]

参考文献:

1. Chen, Z., Zhou, C., Yuan, X. and Xiao, S., (2019). Death march of a segmented and trilobate bilaterian elucidates early animal evolution. Nature.

2. Chen, Z., Chen, X., Zhou, C., Yuan, X., & Xiao, S. (2018). Late Ediacaran trackways produced by bilaterian animals with paired appendages. Science advances, 4(6), eaao6691.

3. Fedonkin, M. A., & Waggoner, B. M. (1997). The Late Precambrian fossil Kimberella is a mollusc-like bilaterian organism. Nature, 388(6645), 868.

4. Zuckerkandl, E., & Pauling, L. (1965). Evolutionary divergence and convergence in proteins. In Evolving genes and proteins (pp. 97-166). Academic Press.

5. Erwin, D. H., Laflamme, M., Tweedt, S. M., Sperling, E. A., Pisani, D., & Peterson, K. J. (2011). The Cambrian conundrum: early divergence and later ecological success in the early history of animals. science, 334(6059), 1091-1097.

6. Dos Reis, M., Thawornwattana, Y., Angelis, K., Telford, M. J., Donoghue, P. C., & Yang, Z. (2015). Uncertainty in the timing of origin of animals and the limits of precision in molecular timescales. Current Biology, 25(22), 2939-2950.

7. Jensen, S., Droser, M. L., & Gehling, J. G. (2006). A critical look at the Ediacaran trace fossil record. In Neoproterozoic geobiology and paleobiology (pp. 115-157). Springer, Dordrecht.

8.Buatois, L. A. & Ma ngano, M. G. in Mángano, M. G., & Buatois, L. A. (Eds.). (2016). The Trace-Fossil Record of Major Evolutionary Events: Volume 2: Mesozoic and Cenozoic (Vol. 40). Springer.

27–72

9. Couso, J. P. (2009). Segmentation, metamerism and the cambrian explosion. The International Journal of Developmental Biology,53(8-9-10), 1305-1316.

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