寒武紀“動物”化石原來是海藻

　　5億年前的磷酸鹽微化石究竟是動物還是植物？

　　3月9日，云南大學古生物研究院教授張喜光、副研究員楊杰與中外科學家合作發現，此前認為的5億年前寒武紀時期的“苔蘚蟲”化石實際上是藻類，并認定其為早期綠藻。相關研究當前發表于《自然》。

　　“我們研究為認知寒武紀早期藻類及趨于復雜化的海洋生態系提供了新的切實信息。”該論文作者楊杰在接受《中國科學報》采訪時表示。

　　動物還是植物？

　　2021年末，西北大學曾在陜南發現一枚寒武紀時期的“潛在干群苔蘚蟲”，結合產自澳大利亞的5枚同類化石，將這種磷酸鹽微化石鑒定為一種苔蘚蟲。這是一種水生苔蘚狀無脊椎動物，它們長有觸角，生活在水下群落。

　　在此之前，科學家尚未在寒武紀時期的動物演化地層中發現明確的苔蘚動物化石。這使得苔蘚蟲比此前認為的最早出現在約4.8億年前的奧陶紀時期提前了數千萬年。

　　昆明小石壩生物群自2011年被發現以來以其精美絕倫的軟軀體后生動物特異保存享譽世界。現在，張喜光與合作者對小石壩生物群發掘出的12塊類似化石進行詳細檢測后發現，它們顯示了海藻的基本特征。

　　“具體來說，有四個特征可以將小石壩的海藻定為綠藻。一是這些藻體被壓扁，呈條帶狀，并由許多規律排列、近六邊形或菱形的藻體模塊構成；二是它們在水底棲固生長；三是它們有出芽現象；四是其具軟體的葉狀緣突。”張喜光對《中國科學報》說。

　　根據這些特征，研究團隊認為這是一類底棲、光合藻類，屬于絨枝藻目，出現于寒武紀早期群落中。他們同時首次發現3枚化石基部固著于腕足動物殼瓣，這生動地顯示了此類海藻的生活模式，為認知寒武紀早期藻類及趨于復雜化的海洋生態系提供了新的切實信息。

　　殘破“孔口”或是藻體模塊

　　在古生物研究領域，無數后生動物化石突然出現的“寒武紀大爆發”（5.42億年~4.85億年前），歷來是最引人入勝的重大地質事件之一。盡管古生物學家、地質學家和進化生物學家在認知先驅生物群的真實面貌、輻射分異，以及與古環境的協同演變取得了種種突破，該領域仍存在不少未解之謎與研究空白。

　　例如，自養的藻類作為現代生物圈食物金字塔基層的主體組份，其最早的化石記錄出現在前寒武確信無疑，但它們在寒武紀僅留下少許化石，以致研究人員對其早期演化的了解遠不及帶礦化殼體的后生動物。

　　而當今廣布各大洋、具鈣質外骨骼的底棲苔蘚蟲，其最早可靠的化石紀錄只追溯到早奧陶世（約4.85億年前）。此前不時有發現寒武紀苔蘚蟲的報道，卻因某些證據不足一直未能得到舉世公認。

　　在談及與陜南化石的關系時，研究團隊表示，陜南的“苔蘚蟲”化石的硬體標本“蟲室”的“前壁”多被毀壞，僅一塊由殘留部分圍成的不規則開口被誤定為苔蘚蟲觸手伸出的孔口。而孔口為苔蘚蟲的關鍵硬體構造之一，該鑒定缺失其存在的直接證據。

　　而小石壩海藻的藻體模塊被一薄而韌的表層覆蓋，一旦破損，其殘留部分與前述“苔蘚蟲”殘破的“孔口”相似；藻體內視顯示，所有藻體模塊均為規則排列的亞菱形并具微小孔穴。

　　研究者表示，這些相互可比的性狀特征表明，產自陜南與澳大利亞的“潛在干群苔蘚蟲”應是早期綠藻。能否依據這些不見孔口的“苔蘚蟲”將苔蘚動物的起源提早3500萬年，有待今后新材料的論證。

　　研究者還將磷酸鹽微化石與地理分布廣泛的小型脊髓形狀化石——寒武釘進行比較，并認為某些寒武釘可能也是絨枝藻。他們的研究表明，在寒武紀早期生態系統中，底棲的生物礦化藻類的貢獻比之前認為的更大。

　　寒武紀大爆發后，生命還在進化

　　一直以來，科學家認為，動物門及其相關的身體結構起源于寒武紀大爆發。

　　但苔蘚動物門是一個例外。因為在寒武紀地層中，這種具有生物礦化作用的演化支的確鑿骨架已經消失，導致潛在的苔蘚動物化石很難與其他動物和藻類類群的模塊骨架區分開來。

　　“苔蘚動物的延遲出現表明，寒武紀并不是傳統認為的唯一的生命創新時期。與此相對，在更長的時間里，新的生命體繼續在進化中被雕刻出來。”論文共同通訊作者、英國杜倫大學地球科學系的Martin Smith博士說。

　　他傾向于認為，寒武紀大爆發是進化史上一個獨特的時期，這個時期幾乎所有動物的生命藍圖都被繪制出來了，此后大多數的生物進化都是在此基礎上的“小規模修補”。如果苔蘚蟲最早出現于奧陶紀時期，那就表明相關進化在寒武紀大爆發后仍然在進行著，仍保持著創造活力。

　　研究者表示，該研究提供了更多有關生命形態和動物進化歷史的信息，有助于理解寒武紀早期地球生命多樣性和生物演化的復雜性。

　　相關論文資料：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05775-5