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苔藓动物:地球生命拼图补上重要一环
来源:科普时报 发布时间:2021-12-24 [打印本页] [关闭窗口]

苔藓动物复原图。 (西北大学张志飞供图)

近日,《自然》(Nature)杂志刊发了西北大学早期生命研究团队的最新成果,我国学者在陕西省镇巴县的碎屑灰岩中发现了地球上已知最早的苔藓动物化石。化石证据揭示,苔藓动物门起源于寒武纪早期,这将苔藓动物的起源向前推进了至少5000万年。

距今5.41至4.85亿年的寒武纪,是显生宙第一个地质时代,在地球生物演化史上占据重要而关键的地位。这是一个神奇的时代,发生了寒武纪生命大爆发,涌现了几乎当今地球所有动物门类的祖先,一举奠定了显生宙生物多样性演化的基础。

然而,许多人不知道,在寒武纪生物大家庭里,其实还有一个重要的生物类群一直没有显山露水,那就是苔藓动物。

长期以来,苔藓动物一直被视为奥陶纪才出现的动物,是奥陶纪生物大辐射事件的产物。不过这一认识,近日被我国学者在陕西省镇巴县发现最原始的苔藓动物化石所改变。这一重要发现引起了科学界的广泛关注,使人们的目光再次投向寒武纪生命大爆发这一生命史上绝无仅有的事件。

完美展现寒武纪生物类群的多姿多彩

寒武纪是生物创造最伟大的时代,无论是生物两侧对称体制,眼睛、口器、脊索、硬骨骼、神经、头、附肢、鳃腔等器官,还是生态习性、食物链上,都是生物界前所未有的新创造。

苔藓动物个体微小,群体生长,营固着生活,生态习性复杂,在寒武纪生物群中非常独特。这些动物都具有马蹄形的触手冠取食结构,但其个体很小,多呈管状或囊状,一般长仅数毫米,直径不超过1毫米,个体连片群居,呈现树枝状。外形很像苔藓植物,故被称作苔藓动物或者苔藓虫。因其消化道呈现U型,肛门位于触手冠之外,又被称之为外肛动物。

西北大学研究团队在陕西省镇巴县小洋坝剖面灯影组西蒿坪段的生物碎屑灰岩中,发现了地球上最早的苔藓动物化石。通过分析,研究团队认为苔藓虫群体的多层次的可塑性和复杂性的模块化构建起源于5.3亿年前,阐明了寒武纪大爆发期间重要的生态创新。

苔藓动物化石在寒武纪早期的发现,填补了寒武纪生物群长期以来留下的缺憾,更加突显了寒武纪生命大爆发的强度,完美展现了寒武纪生物类群的多姿多彩面貌,进一步实证了寒武纪涌现几乎所有现生动物门类祖先的这一演化奇观,更加放大了寒武纪生物与前寒武纪生物之间存在的巨大差异。

演化历史向前推进至少5000万年

苔藓动物与腕足动物、帚虫动物统称为触手冠动物,研究这些动物的分类、形态功能和演化,有助于阐明无脊椎动物类群的亲缘关系和系统发生。而苔藓动物在寒武纪的发现,无疑为此提供了新的重要证据。

从发现的寒武纪苔藓动物化石来看,其虫室交替排列,几何模块化生长非常清晰,动物呈两侧对称,整体外形为圆锥状。这种新颖的几何分布模式出现在两侧对称动物中,显示了寒武纪生命大爆发中又一个重要的生长创新模式。

另外,新的研究表明,苔藓动物群体生活的这种复杂生态习性也起源于寒武纪生命大爆发。为此,西北大学学者提出,现代苔藓动物可能起源于群居的祖先类型而不是单体生活的祖先。

寒武纪苔藓动物的发现将该动物的地质历史前推至少5000万年,延长了苔藓动物的演化历史,使其从寒武纪一直延续至今。

为揭示寒武纪生命大爆发“添砖加瓦”

已有的研究表明,苔藓动物化石发现有15000种,现生的有6500种。它们体表为钙质或几丁质虫室,属于典型的包壳造礁动物,绝大多数通常生活在浅海大陆架其他壳体动物或者硬底质上,少数种类借附着物稳固于泥沙中。苔藓动物摄食水中的悬浮物。当触手冠伸出体外时,触手即伸展开,含有食物颗粒的水从触手冠上部进入触手内,然后聚集在口的上部,进入富有弹性的咽内,借咽的突然膨胀,吸入胃内。

苔藓动物特有的营养方式和生长模式使其历经漫长的演化过程,克服无数灾难的考验,才延续到现在,彰显了这个动物群对环境有着极强的适应力和应对能力。

寒武纪苔藓动物化石并非发现于通常科学家所寄予希望的泥页岩里的特异埋藏化石群,而是发现于碎屑灰岩中,充分说明在不同的岩相和岩石中,同样可能发现新的重要化石,可以获得意想不到的可喜收获,为全面揭示寒武纪生命大爆发的面貌添砖加瓦。这也是苔藓动物化石的发现对研究寒武纪生命大爆发带来的一个有意义的重要启示。 (冯伟民)