地球早期動物起源研究迎來重大突破

文／本刊記者 陳 杰

“這一研究成果將苔蘚動物的地質歷史前推至少5000萬年。也就是說，地球上5.3億年前的寒武紀大爆發早期就有了苔蘚蟲。”

10月27日，《自然》雜志發布西北大學張志飛教授課題組的最新研究成果，并同期作了專題評論，正式宣告在陜南鎮巴縣發現了地球上已知最早的苔蘚動物（苔蘚蟲）化石。

張志飛教授在接受科普時報記者采訪時表示，課題組是在陜南鎮巴縣小洋鎮小洋壩剖面燈影組西蒿坪段的碎屑灰巖中，通過酸蝕處理方法，發現了幾個毫米級的微體化石。在經過中外學者通力合作，最終確認為這些微體化石代表地球已知最早的苔蘚動物（苔蘚蟲）化石。“觸手冠動物（苔蘚蟲）屬于典型的包殼造礁動物，通常生活在其他殼體動物或者硬底質海洋表面，因此該類化石的研究對理解地球的宜居性演變以及底棲（草根）動物如何改造地球、適應地球的過程有重要意義。”

苔蘚動物又名苔蘚蟲，是一種典型的“草根動物”。苔蘚動物與腕足動物、帚蟲動物一起被稱為觸手冠動物，隸屬原口動物亞門，具有馬蹄形的觸手冠取食結構，其消化道呈現U型，肛門位于觸手冠之外，故名外肛動物。其個體微小，多呈管狀或囊狀，一般長約幾毫米，直徑不到1毫米，身體外面有表面細胞分泌的鈣質、膠質或幾丁質蟲室，能保存為化石，但軟軀體信息很難保存。

“寒武紀大爆發是地球上已知最為宏偉的兩側對稱動物生命爆發事件，在距今5.3億年前的地球海洋中，突然爆發性出現了包括脊椎動物在內的幾乎所有的現生動物的早期祖先代表，但一直缺乏苔蘚動物門類確鑿的化石記錄。”張志飛表示，苔蘚動物個體微小、群體生活、模塊化生長、生態復雜，一直以來都被認為是4.8億年前奧陶紀大輻射的產物。

課題組經過研究發現，該化石層位表明該苔蘚蟲發現在陜西南部鎮巴縣小洋壩剖面西蒿坪段的灰巖，含有華南最早的三葉蟲—擬小阿貝德蟲屬和最早的舌形貝腕足動物。根據最新的三葉蟲與腕足動物組合特征，因此可以認定西蒿坪段屬于寒武系第三階下部，屬于擬小阿貝德蟲三葉蟲帶，相當于滇東地區的筇竹寺階黑林鋪組玉案山段底部。

我國著名的澄江動物群主要產于我國滇東地區的玉案山段中上部，屬于始萊德利基蟲-武定蟲三葉蟲帶，因此，此次發現的苔蘚動物化石要比澄江動物群更為古老。此次寒武紀早期苔蘚動物的發現進一步支持了西北大學舒德干院士團隊提出的三幕式寒武紀大爆發假說，進一步揭示了寒武紀地球動物樹歷時四千萬年，基礎動物、原口動物和后口動物三大動物亞界分階段、爆發性出現的過程。

張志飛表示，經過52個特征、18個類群和2個外群的最大簡約法和貝葉斯分支系統學分析研究，最終確認寒武紀化石中的苔蘚動物為苔蘚動物的基干類群，代表其最原始祖先類型。“化石在燈影組西蒿坪段泥質灰巖中的發現表明了寒武紀苔蘚蟲與后期屬種相似，適宜在清澈的硬底質環境中生活，這也揭示了泥頁巖中保存的特異型化石庫中缺乏苔蘚動物化石的原因。”

除了發現苔蘚蟲化石，張志飛帶領的課題組在5.3億年前后的地層中還發現了包括腕足動物、帚蟲和苔蘚動物在內的觸手冠動物所有動物類型，表明這種底棲（草根）型動物在地球宜居性演化中發揮了更早的作用。

“至此，我們發現和初步解釋了所有的觸手冠動物都出現在寒武紀大爆發時期。這一發現為地球動物樹成型和寒武紀生命大爆發提供了新的證據，表明特異型化石的研究并不能完全揭示地史上生命演化的歷史過程，還需要其他化石的約束和補充。”張志飛表示，下一步，課題組將聚焦觸手冠動物和其他冠輪動物，包括軟體動物、環節動物等譜系關系和系統生態工程方面的研究，為地球生物多樣性演變和宜居性演化做出努力。