原標(biāo)題：誰在地球上踩下第一個“腳印”？

陳哲

日前，在中國三峽埃迪卡拉紀(jì)地層，發(fā)現(xiàn)距今5.4億多年前動物足跡化石的消息引起國內(nèi)外關(guān)注?；陌l(fā)現(xiàn)者是由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國弗吉尼亞理工大學(xué)組成的早期生命研究團(tuán)隊。

■本報記者沈春蕾

在億萬年前的遠(yuǎn)古時期，原始動物在地球上留下了怎樣的活動印記？日前，在中國三峽埃迪卡拉紀(jì)地層，發(fā)現(xiàn)距今5.4億多年前的動物足跡化石的消息引起國內(nèi)外關(guān)注?；陌l(fā)現(xiàn)者是由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國弗吉尼亞理工大學(xué)組成的早期生命研究團(tuán)隊。

早期生命研究團(tuán)隊成員、中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員陳哲告訴《中國科學(xué)報》記者：“我們發(fā)現(xiàn)的具有附肢的后生動物形成的足跡，代表了地球上最古老的足跡化石。”

埃迪卡拉生物群“困境”

埃迪卡拉紀(jì)是多細(xì)胞生物演化的早期階段，先后出現(xiàn)了藍(lán)田生物群、甕安生物群、廟河生物群和埃迪卡拉生物群，而埃迪卡拉生物群是全球分布最廣、最為典型的化石組合。

埃迪卡拉生物群是寒武紀(jì)動物大輻射前夕最重要的復(fù)雜生物群，自20世紀(jì)40年代在澳大利亞首次發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)在全世界發(fā)現(xiàn)了30多處，但唯獨在中國沒有發(fā)現(xiàn)。

我國幾代地質(zhì)學(xué)家一直在努力尋找這一獨特的生物群，終于在2011年的夏天，中科院南京地質(zhì)古生物研究所早期生命研究團(tuán)隊在三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了埃迪卡拉生物群，陳哲就是當(dāng)時的發(fā)現(xiàn)者之一。

他告訴《中國科學(xué)報》記者：“埃迪卡拉生物群雖然在世界上廣泛分布，目前已報道超過了200種，但其生物屬性和親緣關(guān)系一直爭議很大。”

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，埃迪卡拉生物群是后生動物的早期代表，而有不同觀點認(rèn)為它們可能屬于真菌、地衣、原生生物，甚至有些學(xué)者認(rèn)為它們與現(xiàn)生的生物截然不同，是一次失敗的演化實驗，稱之為“文德生物”。

這讓埃迪卡拉生物群陷入“困境”。陳哲解釋道，埃迪卡拉生物具有“分形”的特征，并非真正身體分節(jié)；絕大多數(shù)為底棲固著生長，缺少主動活動能力，沒有頭、尾、附肢、眼、口等其他兩側(cè)對稱后生動物的特征?！斑@些生物至寒武紀(jì)幾乎全部滅絕，在現(xiàn)生的門類中很難找到相似的生物?！?/p>

來自遺跡化石的線索

在寒武紀(jì)開始的2000多萬年間，幾乎大部分現(xiàn)生動物的門類已經(jīng)出現(xiàn)，而在早期更為古老的地層中，長期以來沒有找到其明顯確切的祖先化石，似乎這些生物在寒武紀(jì)開始突然出現(xiàn)，稱之為寒武紀(jì)生物大爆發(fā)。

而分子生物學(xué)證據(jù)顯示這些生物門類出現(xiàn)的時間更早，兩側(cè)后生動物應(yīng)該在埃迪卡紀(jì)就已出現(xiàn)。陳哲遺憾地說：“但是我們?nèi)狈煽康幕C據(jù)?！?/p>

目前，關(guān)于埃迪卡拉生物群研究的另一條古生物學(xué)線索，來自遺跡化石。

這里的遺跡化石是指地質(zhì)歷史時期的生物，在沉積物表面或沉積物內(nèi)部產(chǎn)生的各種生命活動記錄，也就是生物成因的沉積構(gòu)造，包括足跡、移跡、潛穴、鉆孔和糞化石等。

“遺跡化石與實體化石相比，它們的埋藏環(huán)境各有偏好。在埃迪卡拉紀(jì)由于生物多為軟軀體，所以遺跡更容易保存為化石?！标愓苷f，遺跡化石一方面可以提供生物體的體型特征，另一方面可以提供生物的行為學(xué)特征，這點在前寒武紀(jì)化石的研究中尤為重要。

陳哲說：“現(xiàn)生的動物門類繁多，我們見到的多數(shù)都是兩側(cè)對稱的后生動物。而生物兩側(cè)對稱的體制產(chǎn)生，是生物演化中非常重要的事件?！?/p>

兩側(cè)對稱的體制即使動物形成了兩側(cè)對稱——形成背腹、前后和左右之分，動物的運動從不定向趨向定向；神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官也逐漸集中于身體前端，這些變化促進(jìn)了動物頭部化的產(chǎn)生；促進(jìn)生物分節(jié)，為更高演化等級奠定了基礎(chǔ)，使得動物對外界環(huán)境的反應(yīng)更加迅速、準(zhǔn)確。

早期生命研究團(tuán)隊開展此研究的目的就是探尋兩側(cè)對稱動物的早期祖先，確定動物何時擁有了兩側(cè)對稱的體型。

尋找造跡生物化石

一般的埃迪卡拉紀(jì)遺跡化石個體較小，以形態(tài)簡單、不具有分支的平行層面的爬跡或潛穴為特征，主要由一些類似蠕蟲類的軟軀體生物形成。

“我們團(tuán)隊在三峽霧河地區(qū)長期進(jìn)行埃迪卡拉生物群化石的挖掘工作，采集了大量的實體化石，同時也收集了豐富的遺跡化石。”陳哲回憶道，“2013年，我們發(fā)現(xiàn)了一塊較好的遺跡化石，最大寬度近2厘米，個體較大，形態(tài)較為復(fù)雜?！?/p>

早期生命研究團(tuán)隊的化石點位于宜昌市三斗坪霧河村，這里埃迪卡拉紀(jì)地層分布廣泛。陳哲說：“遺跡化石采集于燈影組石板灘段的灰?guī)r中，與埃迪卡拉化石共生?！彼€指出，霧河的化石具有V字形的序列，可見生物具有分化的附肢，而每個序列中的不同位置的凹坑，代表不同的附肢。

陳哲以節(jié)肢動物蟑螂為例，講述了動物如何形成這些足跡。“蟑螂一側(cè)兩條腿和另一側(cè)的一條腿形成三點支撐，其余附肢前移，交替前進(jìn)，因此節(jié)肢動物的運動就形成一些形態(tài)特別的行跡?！?/p>

早期生命研究團(tuán)隊認(rèn)為，三峽足跡的造跡生物可能是節(jié)肢動物或環(huán)節(jié)動物，而之前報道最早的具有附肢的動物的化石記錄為寒武紀(jì)早期的遺跡化石。陳哲說：“我們的化石將這個記錄提前到了埃迪卡拉紀(jì)?！?/p>

目前，三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)的化石是已知最古老的足跡，早期生命研究團(tuán)隊就此推斷造跡生物可能是節(jié)肢動物、環(huán)節(jié)動物，或是它們的祖先，表明具有附肢的兩側(cè)對稱后生動物在埃迪卡拉紀(jì)已出現(xiàn)，拉開了寒武紀(jì)大爆發(fā)的序幕。陳哲表示：“下一步，我們希望能早日發(fā)現(xiàn)實體化石?！?/p>