一個(gè)只有五分之一毫米的橢圓形化石,,記錄著動(dòng)物演化史的一個(gè)重大事件--兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物在地球上登場(chǎng)了!
好幾十年來(lái),,古生物學(xué)家一直費(fèi)心尋找寒武紀(jì)大爆發(fā)的根源,。寒武紀(jì)(5億4千萬(wàn)年前)剛開(kāi)始的地層中,突然出現(xiàn)了大量動(dòng)物化石,,這些化石在較久遠(yuǎn)些的地層中不曾發(fā)現(xiàn)過(guò),,因此這個(gè)寒武紀(jì)動(dòng)物大量出現(xiàn)的現(xiàn)象被稱為「寒武紀(jì)大爆發(fā)」。對(duì)古生物學(xué)家而言,,還有一個(gè)大問(wèn)題是兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物何時(shí)出現(xiàn),。
動(dòng)物的兩側(cè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)是演化史中的關(guān)鍵之一,代表動(dòng)物由底棲固著生活,,發(fā)展為能活動(dòng)身軀,,可以主動(dòng)探索環(huán)境。這類動(dòng)物的共同特征,,除了身體左右鏡面對(duì)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(kāi)孔,;體表有特定的感覺(jué)器官,。分子演化學(xué)家利用分子時(shí)鐘理論,來(lái)推測(cè)兩側(cè)動(dòng)物起源的時(shí)間,。不過(guò)由于立論基礎(chǔ)不一,,所選用的動(dòng)物體內(nèi)的基因也各異其趣,因此推論出兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)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(guó)大陸、臺(tái)灣和美國(guó)科學(xué)家合作解讀了甕安有5億8千萬(wàn)年老的磷礦化石后,,發(fā)現(xiàn)原來(lái)建構(gòu)出兩側(cè)對(duì)稱體制的發(fā)育遺傳調(diào)控機(jī)制,,在寒武紀(jì)大爆發(fā)前老早就已存在了。這些化石來(lái)自中國(guó)貴州甕安縣的磷礦中,,1998年國(guó)立清華大學(xué)教授暨國(guó)立自然科學(xué)博物館館長(zhǎng)李家維和南京地質(zhì)古生物研究所的陳均遠(yuǎn),,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(dòng)物胚胎,。許多科學(xué)家對(duì)那些微化石究竟是屬哪些動(dòng)物的,,感到非常的好奇。
陳均遠(yuǎn)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(lái)辨識(shí)牠們,。在10個(gè)相似的切片中,他們認(rèn)出了兩側(cè)對(duì)側(cè)動(dòng)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(jué)器官,。他們把這個(gè)小動(dòng)物命名為「貴州小春蟲(chóng)」(Vernanimalcula guizhouena)。春蟲(chóng)之名來(lái)自牠現(xiàn)身在5億8千萬(wàn)年時(shí),,正是地球最后一次全球大凍結(jié)(6億1千萬(wàn)至5億9千萬(wàn)年前)回春之時(shí),。
李家維指出,貴州小春蟲(chóng)的身體兩側(cè)對(duì)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(xì)胞外形清晰可見(jiàn),,部分細(xì)胞內(nèi)似乎還可見(jiàn)細(xì)胞核,。另外,牠的體表兩側(cè)有對(duì)稱性的凹陷,,可能就是它的感覺(jué)器官,。由化石推測(cè),貴州小春蟲(chóng)的外形橢圓,、扁平,,身長(zhǎng)不超過(guò)180微米,在海底爬行,,并在以前端腹面開(kāi)孔的口來(lái)覓食,。Bottjer指出,,這些動(dòng)物已經(jīng)能夠制造出復(fù)雜的身體,,只是做得不大。他認(rèn)為兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物在寒武紀(jì)快速地演化出多樣性非常高的體制,,可能是因?yàn)榄h(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(chóng)的發(fā)現(xiàn),,使得隨后而來(lái)的寒武紀(jì)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(chóng)的形態(tài),,和最近分子和發(fā)育生物學(xué)的預(yù)測(cè)沒(méi)兩樣,。可是有些古生物學(xué)家并不買這個(gè)帳,,瑞典自然史博物館的Stefan Bengtson就懷疑,,貴州小春蟲(chóng)不過(guò)是腐敗的生物體表堆積的層狀礦物。美國(guó)國(guó)家自然史博物館的Doug Erwin指出,,如果貴州小春蟲(chóng)果真是兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物,,則原始的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物要比大家推測(cè)的更小更簡(jiǎn)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