地球上最古老的生命是什么樣？

在加拿大紐芬蘭島的東南端，崎嶇的懸崖聳立在海面上。這些陡峭的懸崖處在一場爭論的中心，而這場爭論或許能解開地球上復(fù)雜生命是何時(shí)開始以及如何演化的。

“在巖石周圍行走，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們表面覆蓋著成千上萬的化石”，牛津大學(xué)的古生物學(xué)家弗蘭基·鄧恩說道。這些埃迪卡拉紀(jì)化石預(yù)示著地球歷史上一個(gè)分水嶺時(shí)刻。在此前的40億年里，海洋一直是單細(xì)胞微生物的保留地，但突然之間，其中卻充滿了新的復(fù)雜生命，而這些生命與我們今天看到的生命形態(tài)完全不一樣。

有些，比如葉狀形態(tài)類生命，形似巨大的帶葉蕨類植物。另一些則類似灌木，或者說類似卷心菜形狀。許多生物看起來像沒有形狀的囊，或者像絎縫的薄枕頭，還有一些看起來像巨大的海筆。這些奇怪生命形態(tài)及其身體構(gòu)造一直困擾著科學(xué)家，他們一直在努力將這些生物放到生命演化樹中。

“在歷史上的不同時(shí)期，我們曾認(rèn)為它們都是某個(gè)類群，或者都是另一個(gè)類群”，美國范德堡大學(xué)的古生物學(xué)家西蒙·達(dá)羅克說，“在某種程度上，它們都是水母；而從另一個(gè)角度看，它們又都是一類被遺忘的，已經(jīng)消失的動(dòng)物生命，早已滅絕。在過去20年里，證據(jù)越來越明顯，它們可能代表了各種各樣的生物體和生物群，其中一些屬于動(dòng)物?！?/p>

可以確定的是，這些動(dòng)物至少比5.41億年前的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”早了大約4000萬年。寒武紀(jì)生命大爆發(fā)是一場相對短期的進(jìn)化事件，當(dāng)時(shí)的動(dòng)物化石記錄中突然出現(xiàn)了一些可識別的身體部位，比如鰭、腿、殼和骨骼等，并顯示絕大多數(shù)動(dòng)物“門”都在這一時(shí)期出現(xiàn)。換言之，現(xiàn)代動(dòng)物的祖先大多可以追溯到這一時(shí)期。

然而，埃迪卡拉紀(jì)生命的最大謎團(tuán)在于，它們經(jīng)歷了什么？它們曾經(jīng)一度興旺發(fā)達(dá)：從俄羅斯到澳大利亞，從納米比亞到中國，世界各地都發(fā)現(xiàn)了葉狀形態(tài)類生命和其他動(dòng)物的化石。然而，在它們首次出現(xiàn)約3000萬年后，就突然從化石記錄中消失了。

寒武紀(jì)生命的崛起

查明真相的關(guān)鍵可能在于納米比亞南部一個(gè)名為“納馬群”的化石群。大約5億6千萬年前，地球剛剛經(jīng)歷了一次冰河時(shí)代，正在開始解凍，這個(gè)地區(qū)被冰川水淹沒，形成了一片淺海。

該遺址之所以引人注目，是因?yàn)樗菫閿?shù)不多記錄埃迪卡拉紀(jì)和寒武紀(jì)之間過渡時(shí)期的地方之一。2013年，達(dá)羅克在納馬沉積物中發(fā)現(xiàn)了大片非常類似洞穴的地形，表明一些早期動(dòng)物曾在這里覓食，并攪動(dòng)著海底。

“大多數(shù)埃迪卡拉紀(jì)生物是相當(dāng)簡單的動(dòng)物，它們不會(huì)四處移動(dòng)，做的事情也很有限，而且它們傾向于生活在離食物來源很近的地方，比如在海底發(fā)現(xiàn)的黏稠的微生物墊”，達(dá)羅克說，“然而，從5億4千萬年前開始，在納米比亞，不同穴居行為的強(qiáng)度和多樣性都在穩(wěn)步增加，這表明這些動(dòng)物更加靈活，它們覓食的方式也變得更加聰明?！?/p>

達(dá)羅克認(rèn)為，這些更加現(xiàn)代、更具有寒武紀(jì)風(fēng)格的動(dòng)物的到來，可能以埃迪卡拉紀(jì)生物不喜歡的方式改變了環(huán)境，導(dǎo)致埃迪卡拉紀(jì)生物更難獲取食物。沉積物中的一些洞穴看起來也和海葵形成的洞穴一模一樣。如果當(dāng)時(shí)有類似的捕食者，那無疑將為埃迪卡拉紀(jì)生物敲響喪鐘，它們將無法逃脫。

然而，其他科學(xué)家對這一理論表示懷疑。英國愛丁堡大學(xué)的碳酸鹽地球科學(xué)教授蕾切爾·伍德表示：“這些生命形態(tài)愉快地共存了數(shù)百萬年，而且有證據(jù)表明，它們本來就生活在不同的海域，因此不一定會(huì)在生態(tài)上發(fā)生相互作用?！?h3>海洋含氧量下降

科學(xué)家們越來越認(rèn)同另一種觀點(diǎn)：海洋含氧量的下降可能導(dǎo)致了地球上第一次大規(guī)模的生命滅絕。

通過測量不同類型鈾在沉積巖中的相對含量，地質(zhì)學(xué)家可以計(jì)算出數(shù)百萬年前海洋的氧含量。當(dāng)周圍的水含氧量低時(shí)，巖石會(huì)吸收較重的鈾；而當(dāng)含氧量高時(shí)，巖石會(huì)吸收較輕的鈾。通過這種方法，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在埃迪卡拉紀(jì)時(shí)期，海洋中的氧氣含量波動(dòng)很大。在第一批動(dòng)物出現(xiàn)之前不久，氧氣含量是上升的；而在它們滅絕前不久，氧氣含量則呈下降趨勢。

參與這項(xiàng)研究的弗吉尼亞理工大學(xué)古生物學(xué)家和地球生物學(xué)家肖樹海教授表示，有定量證據(jù)表明，當(dāng)時(shí)海洋缺氧狀態(tài)在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大，在時(shí)間上與埃迪卡拉動(dòng)物的消失密切相關(guān)。

當(dāng)缺乏氧氣的海水慢慢漫過最初動(dòng)物生命繁盛的淺海時(shí)，一些物種可能比其他物種更能適應(yīng)。肖樹海教授指出，許多埃迪卡拉動(dòng)物是固著的，意味著它們不能移動(dòng)，因此如果有快速的環(huán)境變化，它們將無法適應(yīng)，更容易滅絕。如果是移動(dòng)的動(dòng)物，就如許多寒武紀(jì)動(dòng)物，它們有更好的機(jī)會(huì)移動(dòng)到“氧氣綠洲”，比如含氧量較高的小片區(qū)域，或者淺水的氧氣避難所。不管埃迪卡拉紀(jì)生物衰落的原因是什么，它們的消亡實(shí)際上可能為后來的寒武紀(jì)動(dòng)物大爆發(fā)鋪平了道路。