寒武紀(jì)生命大爆發(fā) 還原原始海洋動(dòng)物體貌

前寒武紀(jì)-寒武紀(jì)轉(zhuǎn)換時(shí)期(距今6億年前后)是地質(zhì)歷史上最為關(guān)鍵的時(shí)期之一。在這一時(shí)期，隨著羅迪尼亞超大陸的裂解和岡瓦納大陸聚合，大量生命繁衍需要的無機(jī)鹽由此向海洋富集，與此同時(shí)，大氣自由氧含量的上升使全球表層海水徹底氧化。一系列環(huán)境因素的利好，使得后生動(dòng)物(又稱多細(xì)胞動(dòng)物)這一更復(fù)雜更高等的生命在前寒武紀(jì)晚期的埃迪卡拉紀(jì)(6.35-5.41億年前)開始崛起，并在寒武紀(jì)早期發(fā)生大規(guī)模輻射式演化。從最簡(jiǎn)單的海綿動(dòng)物到最高等的脊索動(dòng)物在內(nèi)，幾乎現(xiàn)生所有動(dòng)物門類在寒武紀(jì)早期短短兩千萬年的時(shí)間內(nèi)快速出現(xiàn)，這就是著名的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件(5.41-5.20億年前)。

動(dòng)物的寒武紀(jì)大爆發(fā)作為一個(gè)客觀存在的事實(shí)已被廣泛接受，然而厚厚的前寒武系地層中卻鮮有后生動(dòng)物化石的蹤影。這一現(xiàn)象早在達(dá)爾文時(shí)代就引發(fā)了人們的關(guān)注，近兩百年來讓地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家感到困惑不已。有關(guān)“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的研究不僅沒有破解動(dòng)物起源之謎，反而給這一生物演化事件蒙上了一絲神秘色彩，那么，寒武紀(jì)原始海洋動(dòng)物是什么模樣呢？

科學(xué)家曾認(rèn)為，生活在寒武紀(jì)的櫛水母近似于現(xiàn)代櫛水母類動(dòng)物，屬櫛極動(dòng)物門。但從最新出土化石來看，科學(xué)家提出另一種猜想。它的體表長(zhǎng)有細(xì)須或毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)。這些印跡的主人包括：Thaumactenaensis(A至D)，Galeactenahemispherica(E至I)及Batofasciculusramificans等。櫛水母并不是真正意義上的水母，它們沒有刺人的細(xì)胞和柔軟的觸須，保護(hù)它們的是堅(jiān)硬帶刺的骨架。這種小生物體形很像圣誕節(jié)用的裝飾物品。在2015年7月10日出版的《科學(xué)進(jìn)展》雜志中，詳細(xì)報(bào)道了有關(guān)櫛水母的最新科學(xué)研究。

科學(xué)家近期在中國南部發(fā)現(xiàn)一種蠕蟲化石，這種蠕蟲全身“超級(jí)武裝”，且有著優(yōu)美的長(zhǎng)腿。科學(xué)家將其取名為Collinsiumciliosum，或“多毛的柯林斯怪物”，它擁有多達(dá)30條長(zhǎng)腿——其中18條腿末端長(zhǎng)著爪子，可以勾住動(dòng)物并戳穿其體表，另外12條腿前后揮動(dòng)，用來捕獲水中營(yíng)養(yǎng)物。大約5.4億年前，地球上突然出現(xiàn)了大量多種多樣的生物。研究人員表示，在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)期，Collinsiumciliosum是當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的首個(gè)全副武裝的動(dòng)物，它利用體表覆蓋的刺保護(hù)自己免遭天敵捕殺。

在20世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)掘出一種蠕蟲化石，被稱為Hallucigeniasparsa，生活在5億5百萬年前。當(dāng)時(shí)研究人員以為它的頭部是尾巴，而腿部是脊柱。如今終于弄清楚其頭部和背部位置，并發(fā)現(xiàn)它是現(xiàn)代天鵝絨蟲祖先。天鵝絨蟲是一種黏糊糊的小動(dòng)物，身體像鼻涕蟲，長(zhǎng)著蜈蚣一樣的長(zhǎng)腿。這種名為Hallucigeniasparsa的神奇蠕蟲，得名于“幻覺”一詞，因?yàn)樗纳眢w極為怪異——頭部看起來像尾巴，身體兩側(cè)長(zhǎng)有許多對(duì)長(zhǎng)腿，背部脊柱也形態(tài)奇異。Hallucigeniasparsa蠕蟲身長(zhǎng)約35毫米，生活在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)期的海洋深處。

奇蝦口器有十幾排牙齒，直徑有25厘米，糞便化石長(zhǎng)10厘米，粗5厘米。由此推測(cè)，奇蝦體長(zhǎng)可能超過2米。它是已知最龐大的寒武紀(jì)動(dòng)物。而當(dāng)時(shí)其他大多數(shù)動(dòng)物平均只有幾毫米到幾厘米。奇蝦有一對(duì)帶柄的巨眼，一對(duì)分節(jié)的用于快速捕捉獵物的巨型前肢，美麗的大尾扇和一對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)的尾叉。

25厘米直徑的巨口可掠食當(dāng)時(shí)任何大型的生物，口中有環(huán)狀排列的外齒，這是一種攻擊能力很強(qiáng)的食肉動(dòng)物。在當(dāng)時(shí)的海洋中，奇蝦可以稱得上是海洋中的‘巨無霸’，處在食物鏈的頂端，能夠輕而易舉地獵獲足夠的食物，卻沒有其他生物可以威脅它的生存。但是，就像在陸地上曾經(jīng)占統(tǒng)治地位的恐龍一樣，奇蝦也早已絕滅了。

今天我們介紹這幾種寒武紀(jì)原始海洋動(dòng)物只是其中一角，寒武紀(jì)大爆發(fā)因何發(fā)生？地球生命在經(jīng)歷了30多億年的緩慢演化后為什么突然在寒武紀(jì)早期出現(xiàn)各種復(fù)雜的動(dòng)物？這些懸而未決的問題長(zhǎng)期以來是古生物學(xué)和演化生物學(xué)研究的前沿課題。想要回答這些問題，則需要在研究6億年前后地球環(huán)境背景的同時(shí)，尋找前寒武紀(jì)動(dòng)物化石記錄，追溯寒武紀(jì)大爆發(fā)的源頭。