生命大爆發(fā)—— 寒武紀

撰文｜若初

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生命大爆發(fā)—— 寒武紀

撰文｜若初

地球生命的起源可追溯到幾十億年前，但在很長一段時間里，生命的形式都只有微生物和細菌，這種形式一直持續(xù)到距今5.42億年的寒武紀。在地質(zhì)年代劃分中，寒武紀是顯生宙古生代的第一個紀，持續(xù)時間約為5200萬年。因在寒武紀巖石中發(fā)現(xiàn)了比其他類群豐富的礦化的三葉蟲硬殼，常被稱為“三葉蟲時代”。此外，寒武紀還產(chǎn)生了進化史上的重要事件“寒武紀生命大爆發(fā)”，簡稱“寒武爆發(fā)”。在這一時期多細胞動物幾乎同時突然地出現(xiàn)在海洋中，有殼動物和無頜魚（也就是最早的無脊椎動物）進化形成。從此，地球上的生物開始了大發(fā)展時期，并且空前繁盛，海洋里出現(xiàn)了豐富多樣且比較高級的無脊椎動物，如三葉蟲、頭足類、珊瑚等。

海口蟲的化石

Tips

后生動物：動物界除原生動物門以外的所有多細胞動物門類的總稱。其特征是體軀由大量形態(tài)有分化、機能有分工的細胞構(gòu)成。古生物學、形態(tài)學和胚胎學的證據(jù)表明：多細胞的后生動物來自單細胞的原生動物。

寒武紀生命大爆發(fā)的起源——伊迪卡拉動物群

伊迪卡拉（Ediacaran）動物群是澳大利亞古生物學家斯普里格于1947年在澳大利亞中南部伊迪卡拉地區(qū)的龐德砂巖層中首先發(fā)現(xiàn)的，但他受寒武紀前不存在多細胞動物說法的誤導， 將伊迪卡拉動物群劃到了寒武紀，認為它們是寒武紀的化石，也將那里的巖石認定是寒武紀的地層。直到1966年，兩個澳大利亞學者在英國的《古生物學》上發(fā)表了他們對伊迪卡拉動物群的研究成果：伊迪卡拉動物群中發(fā)現(xiàn)的動物并沒有已知的寒武紀動物；伊迪卡拉動物群地層中的微體化石與寒武紀地層無相同之處；寒武紀地層覆蓋在伊迪卡拉動物群地層之上，且二者不連續(xù)。因此得出結(jié)論：伊迪卡拉動物群早于寒武紀。由此可以推斷出在寒武紀之前就已經(jīng)出現(xiàn)了大量的多細胞生物，是新近發(fā)現(xiàn)的新的地質(zhì)年代，時間約為6.7億年前到5.43億年前，被確定為前寒武紀，成為在寒武紀之前，最早有多細胞動物出現(xiàn)的地質(zhì)年代。

伊迪卡拉動物群包含3個門，19個屬，24種低等無脊椎動物。3個門是腔腸動物門、環(huán)節(jié)動物門和節(jié)肢動物門。水母有7屬9種、水螅綱有3 屬3種、海鰓目（珊瑚綱）有3屬3種、缽水母2 屬2種、多毛類環(huán)蟲2屬5種、節(jié)肢動物2屬2種。它們多保存為印痕化石，盡管它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)都很原始，但被認為是20世紀古生物學最重大的發(fā)現(xiàn)之一，也是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的最古老、最原始的化石，是在寒武紀地層中發(fā)現(xiàn)的最有說服力的生物證據(jù)。伊迪卡拉動物群中有許多種形態(tài)奇特的動物化石，有的身體巨大而扁平，有的呈橢圓形或條帶形，有的具有平滑的有機質(zhì)膜。

學者賽拉赫提出伊迪卡拉動物群可分為輻射狀生長、兩極生長和單極生長3種類型。除輻射狀生長的類型中可能有與腔腸動物有關系的類群外，其他兩類與寒武紀以后出現(xiàn)的生物門類并沒有親緣關系。

盡管有關伊迪卡拉動物群的性質(zhì)還有許多爭議，但其奇怪的形態(tài)令許多學者相信，伊迪卡拉動物群是后生動物出現(xiàn)后的第一次適應輻射，它們采取的方式與現(xiàn)代大多數(shù)動物采取的形體結(jié)構(gòu)變化方式不同，它們沒有增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜性，只改變了軀體的基本形態(tài)，把身體變得非常薄，有的變成條帶狀，有的變成了薄餅狀，使體內(nèi)各部分充分接近外表面，在沒有內(nèi)部器官的情況下進行呼吸和攝取營養(yǎng)，如現(xiàn)代大型寄生動物絳蟲。

寒武紀生命大爆發(fā)的代表——云南澄江動物群

云南澄江動物群是寒武紀生命大爆發(fā)的典型代表，被稱為20世紀最為驚人的科學發(fā)現(xiàn)之一，距今約為5.7億年，是世界上目前所發(fā)現(xiàn)的最古老且保存最為完整的帶殼后生動物群。云南澄江動物群是中國青年古生物學家侯先光于1984年在我國云南澄江縣帽天山首先發(fā)現(xiàn)的，含有的物種十分豐富并且保存近乎完美，其中包含水母狀生物、三葉蟲、具附肢的非三葉的節(jié)肢動物、金臂蟲、蠕形動物、海綿動物、內(nèi)肛動物、環(huán)節(jié)動物、無絞綱腕足動物、軟舌螺類、開腔骨類以及藻類等，甚至還有低等脊索動物或半索動物(如著名的云南蟲)等。云南澄江動物群中許多動物的軟組織保存完好，這為研究早期無脊椎動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活方式、生態(tài)環(huán)境等提供了極好的材料，同時也成為探索地球上大殼后生動物爆發(fā)事件的重要窗口。

中國科學家通過對云南澄江動物群化石的發(fā)現(xiàn)和研究，在世界上首次揭示了“寒武紀生命大爆發(fā)”的整體輪廓，證實幾乎所有的動物祖先都曾經(jīng)站在同一起跑線上。國家自然科學獎評審委員會這樣評價此成果：云南澄江動物群是20世紀古生物學的偉大發(fā)現(xiàn)，為生物早期及其在寒武紀早期的“大爆發(fā)”問題提供了新的回答。對一些現(xiàn)存生物門類的早期演化進行了系統(tǒng)研究，是對達爾文進化論的重要發(fā)展，科學價值重大，在世界范圍內(nèi)影響深遠。