【地球演义】第二十四回 显生宙-古生代-寒武纪-青萍之末

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经历了混沌初分的冥古宙,天地开辟的太古宙,冰火交融的元古宙,地球终于进入一个新纪元,繁荣的生命彻底改变了地球的面貌,赋予了这颗小小行星新的意义。它不再是宇宙中一粒微不足道的尘埃,而是所有地球生灵的唯一家园;一幕幕演化的奇迹在这里上演,生命的洪流在这里从远古奔向未来。

寒武纪(Cambrian)是显生宙(Phanerozoic)的伊始。刚刚过去的埃迪卡拉纪末期大灭绝并没有使地球变得萧条,恰恰相反,海洋中仿佛突然间充满了新生命。生物演化速度之快,新物种出现频率之高,生物体形态之多样,结构之复杂,都只能用“爆发”来形容。

在寒武纪生命大爆发中(Cambrian Explosion),各种各样的动物出现在地球上,海洋变成躁动而拥挤,像这个样子:

寒武纪生态复原图。图片来源见水印。

要理解这种变化,需要把时钟向前调4000万年,聚焦在埃迪卡拉纪晚期的一处浅海。5.8亿年后,这里将隆出海面,成为中国贵州省瓮安县下辖的一片丘陵。在海底的淤泥中,有一些微小的白点在蠕蠕而动。

和巨大的埃迪卡拉动物相比,这些小白点实在微不足道,它们的直径只有0.1毫米左右,看上去就像是几十个细胞胡乱地堆叠在一起。像是这样[1]:

贵州小春虫化石分析。图片来源自[1]。

但是,当经过细心处理和图像辨识后,这些小东西的结构清晰起来,研究者们惊喜地发现,它们的身体竟然是两侧对称的,几十个细胞井然有序地分成外中内三层。一条完整的消化道从身体前端的口直通后端的肛门。

贵州小春虫的身体结构推测。图片来源自[1]。

这些描述听上去平平无奇,但在当时,却是伟大的创举。寒武纪生命大爆发,本质上就是两侧对称,三胚层,完整消化道的多细胞动物的爆发。这些最基本的革命性特征,集中到了这只小小的生物身上。研究者们给这种动物取名贵州小春虫(Vernanimalcula guizhouena),因为它生活在雪球地球刚刚消融,寒武纪即将开始的前夕。大风起于青萍之末,也许,就是这种毫不起眼的小东西,点燃了生命大爆发的导火索。

贵州小春虫复原图。图片来源自[2]。

在随后的数百万年里,小春虫的后代显示出无限的演化潜力。地球成了动物们的演化试验场。一种又一种生存利器被研发出来,装备到新物种身上:眼睛,牙齿,甲壳,附肢,脊索……在小春虫的身体上确定的构造蓝图,决定了动物在此后5.4亿年的演化方向。

地球名片

地质时期:显生宙-古生代-寒武纪

起止时间:5.4亿年前 – 4.8亿年前

持续时间:0.6亿年

发生事件:生命大爆发

代表生物:几乎所有多细胞动物门类的原始种类

代表化石:三叶虫,奇虾,微网虫,海口鱼


附:关于贵州小春虫的身世,依然有很多争论。有研究者认为它的两侧对称结构是化石变形挤压造成的假象[3],也有人质疑小春虫化石根本不是生物的遗骸,而是无机岩石变质形成的结构[4]。当然,也有许多支持的声音[5]。科学发展,离不开质疑和证伪,我们可以耐心等待更多的证据;至于演义文字,不求甚解,暂且取其一说。

参考文献:

[1] Jun-Yuan Chen, David J. Bottjer, Paola Oliveri, Stephen Q. Dornbos, Feng Gao, Seth Ruffins, Huimei Chi, Chia-Wei Li, Eric H. Davidson, Small Bilaterian Fossils from 40 to 55 Million Years Before the Cambrian. Science, July 2004, DOI: 10.1126/science.1099213

[2] Bottjer, D. 2005. The early evolution of animals. Sci. Am. 293: 42–47.

[3] Stefan Bengtson, Graham Budd, Comment on "Small Bilaterian Fossils from 40 to 55 Million Years Before the Cambrian" Science 306 (5700), 1291. doi: 10.1126/science.1101338

[4] Stefan Bengtson, John A. Cunningham, Chongyu Yin, Philip C.J. Donoghue, A merciful death for the “earliest bilaterian” Vernanimalcula. EVOLUTION & DEVELOPMENT 14:5, 421–427 (2012), DOI: 10.1111/j.1525-142X.2012.00562.x.

[5] Victoria A. Petryshyn, David J. Bottjer, Jun-Yuan Chen, Feng Gao, Petrographic analysis of new specimens of the putative microfossil Vernanimalcula guizhouena (Doushantuo Formation, South China). Precambrian Research 225 (2013) 58– 66.

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评论 (4) 只看楼主

全部评论

  • 1楼
    2017-02-23 20:56 司南9527 只看Ta

    终于到寒武纪了。

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  • 2楼
    2017-02-26 22:27 一个弓箭手 只看Ta

    感觉都是动物飞速进化,植物在干嘛?

    [0] |
  • 3楼
    2017-04-20 18:09 司南9527 只看Ta

    首先蓝藻类生物不断通过光合作用累积了较多氧气,并影响了海水含氧量,这使得艾迪卡拉纪多细胞宏体生物的出现提供的前提条件。同时使得海水中有机物含量增高,相对分子质量也变大(不同于有机小分子)。多细胞生物细胞功能分工合作成为必须。
    而多细胞生物的细胞功能分化呈现了多姿多彩的进化路线,这是寒武纪生命大爆发的原因。从寒武纪开始,生物之间开始呈现相互合作,相互促进,协同进化,简单来说,生态环境开始构成一个循环。高级捕食者、低级捕食者、吃素的、吃浮游生物的、食腐的、吃渣的。
    这些循环的每一个位置构成一个生态位。不同祖先的生物可能采取相同的策略,因为它们占据同一个生态位。生态循环的形成导致后来者只能在某一个生态位上进化,而不会开启全部生态位的占领。

    [0] |
  • 4楼
    2017-05-02 09:52 壳中黍熟 只看Ta

    Explosion!

    (MD惠惠)

    [1] |

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