一個只有五分之一毫米的橢圓形化石,,記錄著動物演化史的一個重大事件--兩側(cè)對稱動物在地球上登場了,!
好幾十年來,,古生物學(xué)家一直費心尋找寒武紀大爆發(fā)的根源,。寒武紀(5億4千萬年前)剛開始的地層中,,突然出現(xiàn)了大量動物化石,,這些化石在較久遠些的地層中不曾發(fā)現(xiàn)過,,因此這個寒武紀動物大量出現(xiàn)的現(xiàn)象被稱為「寒武紀大爆發(fā)」。對古生物學(xué)家而言,,還有一個大問題是兩側(cè)對稱動物何時出現(xiàn),。
動物的兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)是演化史中的關(guān)鍵之一,代表動物由底棲固著生活,,發(fā)展為能活動身軀,,可以主動探索環(huán)境。這類動物的共同特征,,除了身體左右鏡面對稱之外,,還包括出現(xiàn)頭尾與背腹之分;消化道有口及肛門的兩端開孔,;體表有特定的感覺器官,。分子演化學(xué)家利用分子時鐘理論,,來推測兩側(cè)動物起源的時間。不過由于立論基礎(chǔ)不一,,所選用的動物體內(nèi)的基因也各異其趣,,因此推論出兩側(cè)對稱動物起源的年代竟可能是在6~12億年前的大范圍。
現(xiàn)在,,中國大陸,、臺灣和美國科學(xué)家合作解讀了甕安有5億8千萬年老的磷礦化石后,發(fā)現(xiàn)原來建構(gòu)出兩側(cè)對稱體制的發(fā)育遺傳調(diào)控機制,,在寒武紀大爆發(fā)前老早就已存在了,。這些化石來自中國貴州甕安縣的磷礦中,1998年國立清華大學(xué)教授暨國立自然科學(xué)博物館館長李家維和南京地質(zhì)古生物研究所的陳均遠,,以及哈佛大學(xué)的Andrew Knoll等人,,分別在這些磷礦中發(fā)現(xiàn)了海綿成體化石,伴隨著許許多多的動物胚胎,。許多科學(xué)家對那些微化石究竟是屬哪些動物的,,感到非常的好奇。
陳均遠和李家維等人收集了許多化石而后,,和南加州大學(xué)的古生物學(xué)家David Bottjer以及加州理工學(xué)院的發(fā)育生物學(xué)家Eric Davidson等人合作來辨識牠們,。在10個相似的切片中,他們認出了兩側(cè)對側(cè)動物的關(guān)鍵特征,,包括口,、咽和腸子,牠們也有三胚層以及體腔,,有些柔軟的外組織可能是感覺器官,。他們把這個小動物命名為「貴州小春蟲」(Vernanimalcula guizhouena)。春蟲之名來自牠現(xiàn)身在5億8千萬年時,,正是地球最后一次全球大凍結(jié)(6億1千萬至5億9千萬年前)回春之時,。
李家維指出,,貴州小春蟲的身體兩側(cè)對稱,,在體腔中的消化道中央膨大,并有口,、咽名肛門,。在巖石薄片中,被磨成約50微米的厚度,,細胞外形清晰可見,,部分細胞內(nèi)似乎還可見細胞核。另外,,牠的體表兩側(cè)有對稱性的凹陷,,可能就是它的感覺器官,。由化石推測,貴州小春蟲的外形橢圓,、扁平,,身長不超過180微米,在海底爬行,,并在以前端腹面開孔的口來覓食,。Bottjer指出,這些動物已經(jīng)能夠制造出復(fù)雜的身體,,只是做得不大,。他認為兩側(cè)對稱動物在寒武紀快速地演化出多樣性非常高的體制,可能是因為環(huán)境上的限制去除了,,例如氧的含量,。
柏克萊加州大學(xué)的Jere Lipps表示,貴州小春蟲的發(fā)現(xiàn),,使得隨后而來的寒武紀大爆發(fā)不那么離奇,。加拿大女皇大學(xué)的Guy Narbonne更指出,貴州小春蟲的形態(tài),,和最近分子和發(fā)育生物學(xué)的預(yù)測沒兩樣,。可是有些古生物學(xué)家并不買這個帳,,瑞典自然史博物館的Stefan Bengtson就懷疑,,貴州小春蟲不過是腐敗的生物體表堆積的層狀礦物。美國國家自然史博物館的Doug Erwin指出,,如果貴州小春蟲果真是兩側(cè)對稱動物,,則原始的兩側(cè)對稱動物要比大家推測的更小更簡單。
原文:
Chen, C.-Y. et al. Small bilaterian fossils from 40 to 55 million years before the Cambrian. Science, Vol 305, Issue 5681, 218-222, 9 July 2004