科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

苔蘚動(dòng)物起源于何時(shí)？三幕式寒武紀(jì)大爆發(fā)假說(shuō)有了新證據(jù)？

來(lái)自西北大學(xué)等單位的研究人員通過(guò)對(duì)陜南鎮(zhèn)巴小洋剖面燈影組發(fā)現(xiàn)的微體化石進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，苔蘚動(dòng)物起源于5.3億年前的寒武紀(jì)大爆發(fā)早期，而非此前認(rèn)為的4.8億年前的奧陶紀(jì)。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了中科院院士舒德干團(tuán)隊(duì)提出的三幕式寒武紀(jì)大爆發(fā)假說(shuō)，揭示了在4000萬(wàn)年的時(shí)間里，寒武紀(jì)動(dòng)物界從基礎(chǔ)動(dòng)物到原口動(dòng)物，再到后口動(dòng)物不斷升級(jí)的演化過(guò)程，反映了寒武紀(jì)大爆發(fā)過(guò)程的連續(xù)性和階段性。相關(guān)研究成果10月27日在線發(fā)表于《自然》雜志。

苔蘚動(dòng)物是具有觸手冠的真體腔動(dòng)物，是一類水生群體固著底棲動(dòng)物，多為海生，連片群居，呈現(xiàn)樹(shù)枝狀，外形酷似苔蘚植物，故名苔蘚動(dòng)物，又名苔蘚蟲(chóng)，是一種典型的“草根動(dòng)物”。

苔蘚動(dòng)物與腕足動(dòng)物、帚蟲(chóng)動(dòng)物一起被稱為觸手冠動(dòng)物，屬于原口動(dòng)物亞界，具有馬蹄形的觸手冠取食結(jié)構(gòu)，其消化道呈現(xiàn)U型，肛門(mén)位于觸手冠之外，故名外肛動(dòng)物。苔蘚動(dòng)物的身體外面有表面細(xì)胞分泌的鈣質(zhì)、膠質(zhì)或幾丁質(zhì)蟲(chóng)室，能保存為化石，但軟軀體信息很難保存。

距今約5.4億年—5.18億年前的寒武紀(jì)早期，是一個(gè)神奇的地質(zhì)歷史時(shí)期。當(dāng)時(shí)，地球上突然爆發(fā)性出現(xiàn)了包括脊椎動(dòng)物在內(nèi)的幾乎所有現(xiàn)生動(dòng)物的早期祖先代表，其中包括了大型的捕食者和各種奇異的動(dòng)物類型。

然而，“地質(zhì)歷史中非常重要的動(dòng)物門(mén)類——苔蘚動(dòng)物，在寒武紀(jì)卻一直缺乏確鑿的化石記錄，它們現(xiàn)生類型個(gè)體微小，群體生活、模塊化生長(zhǎng)，生態(tài)復(fù)雜，因此被認(rèn)為是奧陶紀(jì)大輻射的產(chǎn)物?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺⑽鞅贝髮W(xué)地質(zhì)系教授張志飛介紹。

近期，張志飛教授指導(dǎo)的博士研究生張志亮在陜南鎮(zhèn)巴縣小洋鎮(zhèn)小洋剖面燈影組西蒿坪段的碎屑灰?guī)r中，通過(guò)酸蝕處理方法，發(fā)現(xiàn)了幾塊毫米級(jí)的微體化石。研究發(fā)現(xiàn)，這些微體化石是地球已知最早的苔蘚動(dòng)物化石。

“這一結(jié)果將苔蘚動(dòng)物的地質(zhì)歷史從奧陶紀(jì)前推到寒武紀(jì)大爆發(fā)早期，將苔蘚動(dòng)物的地質(zhì)歷史前推至少5000萬(wàn)年?！睆堉撅w說(shuō)。

研究人員利用掃描電鏡、X射線斷層掃描技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，這些化石呈現(xiàn)雙向薄板狀網(wǎng)狀，背對(duì)背兩面覆有表皮細(xì)胞分泌幾丁質(zhì)蟲(chóng)室。蟲(chóng)室缺乏明顯的礦化，縱向5列或7列交替排列，模塊化幾何特征清晰、可辨，兩側(cè)對(duì)稱，整體外形呈圓椎狀。化石研究表明，兩側(cè)動(dòng)物群落精致的幾何分布模式和嚴(yán)格的等級(jí)制度起源于5.3億年前，是寒武紀(jì)大爆發(fā)重要的生態(tài)創(chuàng)新。

同時(shí)，通過(guò)52個(gè)特征、18個(gè)類群和2個(gè)外群的最大簡(jiǎn)約法和貝葉斯分支系統(tǒng)學(xué)分析研究表明，寒武紀(jì)苔蘚動(dòng)物為苔蘚動(dòng)物的基干類群，代表最原始祖先類型。對(duì)此，張志飛解釋道：“這意味著兩側(cè)動(dòng)物模塊化生長(zhǎng)和規(guī)則的群落分布比想象的要早得多，提出現(xiàn)代苔蘚動(dòng)物可能起源于群居的祖先類型而不是單體生活祖先。”

張志飛表示，在燈影組西蒿坪段泥質(zhì)灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)的化石表明，寒武紀(jì)苔蘚動(dòng)物與后期屬種相似，適宜在清澈的硬底質(zhì)環(huán)境中生活，從而揭示了泥頁(yè)巖中保存的特異型化石庫(kù)中缺乏苔蘚動(dòng)物化石的原因。

“該發(fā)現(xiàn)為地球動(dòng)物樹(shù)成型和寒武紀(jì)生命大爆發(fā)提供了新的證據(jù)，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(guò)程，還需要其他化石的約束和補(bǔ)充，該化石的發(fā)現(xiàn)為地球后生動(dòng)物門(mén)類的起源和演化提供了新的時(shí)間框架。”張志飛說(shuō)。

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