5.5億年前小蟲寫下“遺書”，揭開寒武紀前生物神秘面紗

綠洲

生活在遠古時期的生物們，會在地層的書頁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”——這些痕跡被稱為臨終遺跡（mortichnium）。

中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所和美國弗吉尼亞理工大學的研究者們，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”，還找到了安息在旁的“遺書主人”——夷陵蟲。更重要的是，它是目前已知發(fā)現(xiàn)的寒武紀之前唯一的身體分節(jié)、具有運動能力并可以形成連續(xù)的遺跡的兩側(cè)對稱動物，這次發(fā)現(xiàn)也完美印證了一個20世紀關于這一時期動物的假說。這項研究于2019年9月登上了《自然》雜志。珍貴遺書現(xiàn)世

為什么說這次發(fā)現(xiàn)的遺跡很珍貴呢？

首先是因為這樣的“遺書”本身就十分罕見。在距今五六億年前的埃迪卡拉紀，生命形態(tài)和結(jié)構普遍都很簡單，腿和腳對于那時的動物來說都是“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)移動的生物痕跡就更為少見了，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)的是大量長條狀綿延不斷的生物痕跡，說明它們的主人不僅能移動，而且能像今天的沙蠶那樣連續(xù)地蠕動。

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

大部分遺跡主人都是“匆匆過客”，留下足跡后就消失得無影無蹤了，科學家很難判定究竟是什么動物留下了這些遺跡，也無從得知遺跡的主人究竟長什么樣。這成為了遺跡化石研究的一大難點。

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

這次的發(fā)現(xiàn)中，共有35枚動物實體化石和15塊遺跡化石，其中還包括了臨終遺跡化石，為我們在遺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)構復雜的實體化石，為遺跡主人身份的確認和形貌的觀察提供了絕佳契機。遺書主人是何來頭

科學家根據(jù)發(fā)現(xiàn)地點將其命名為“夷陵蟲” （Yrlingiagen.nov.），這是一個以前從未被發(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)對稱、身體分節(jié)結(jié)構的動物。

夷陵蟲呈現(xiàn)出單向延長的鏈狀，身體三分，兩側(cè)對稱，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35塊實體化石進行觀測后發(fā)現(xiàn)，夷陵蟲的寬度為5 - 26毫米，長度最長可達27厘米。它有50個體節(jié)，每個體節(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)，并與身體長軸方向之間呈30°- 60°角。也正是因為這樣，側(cè)葉的形態(tài)和指向可以用來區(qū)分動物的前后和運動方向——也就是辨識出動物的頭和尾。

此外，在夷陵蟲化石的側(cè)葉部分還發(fā)現(xiàn)了類似足節(jié)的結(jié)構——這對它的生物學分類有著很大影響（有足就可被列為節(jié)肢動物，無足就會被列為環(huán)節(jié)動物）。由于目前還不能完全排除化石保存帶來的假象，夷陵蟲目前歸屬于總兩側(cè)對稱動物。

這一系列詳細的證據(jù)，讓夷陵蟲成為目前發(fā)現(xiàn)的生活在寒武紀之前的唯一一種身體分節(jié)、具有運動能力并可以形成連續(xù)遺跡的兩側(cè)對稱動物。生命爆發(fā)前的無聲準備

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

20世紀60年代早期，祖卡坎德爾和鮑林提出了著名的“分子演化鐘”假說（Molecular evolutionary clock），也就是在特定的蛋白質(zhì)（或后來的DNA）分子中，隨著時間的推移，在進化譜系中進化速度近似恒定。

根據(jù)分子演化鐘預測：在地球歷史的成冰紀（距今8.5億- 6.3億年前）或埃迪卡拉紀（距今6.35億- 5.41億年前）時期，兩側(cè)對稱動物（bilaterian animals）應該已經(jīng)發(fā)生了分異。如果這一預言是正確的，那就意味著在埃迪卡拉紀時期，就已經(jīng)有兩側(cè)對稱動物出現(xiàn)了。

但事實上，在埃迪拉卡紀的地層中，科學家往往只能找到生物活動留下來的各種遺跡，無法找到遺跡真正的主人。雖然一些保存完好的兩側(cè)對稱動物遺跡的發(fā)現(xiàn)在某種意義上也算是印證了這一預言，但是遺跡主人的缺席卻使這一假說一直無法落上實錘。

而這一次，5.5億年前兩側(cè)對稱動物的遺跡化石和實體化石的同時出現(xiàn)，完美地回應了這個針對埃迪卡拉紀提出的神奇預言，也將對稱分節(jié)動物出現(xiàn)的時間提前了至少1 000萬年。

夷陵蟲臨終遺跡的發(fā)掘為我們理解其他類似形態(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)對稱動物祖先的特征，可能觸發(fā)了后期寒武紀動物的身體形態(tài)和復雜性的爆炸式增長，而特殊的運動能力對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。

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