全体生物祖宗的祖宗,没头没嘴没肛门

5.7亿年前埃迪卡拉纪化石，化石中的生物与已知任何生物——无论现存还是灭绝的任何生物，都无相似之处；它们没有嘴、没有头、没有肛门、没有肠胃、没有智力，且大部分都无法游走，浑身软软的。

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本文选自美国《国家地理》中文版《华夏地理》2018年3月刊

撰文：DAVID QUAMMEN

摄影：DAVID LIITTSCHWAGER

加拿大纽芬兰东南海岸，靠近北美最东端——失误角（Mistaken Point），已知最古老的化石出现的地方；地球上最深邃、最令人费解的生命奥秘线索也集中出现在这里。失误角的化石可追溯到5.5-5.7亿年前，是地球上具有复杂生物学结构的大型生命体最早证据。生命以微小、单细胞为主的形式繁衍30多亿年，为什么在至少5.7亿年前时，会突然爆发出种类繁多、形态奇特的大型复杂生物？



加拿大纽芬兰东南海岸，失误角；起雾时，过往船只目睹此处常错认为别处，因此得名。

摄影：SPENCER MILLSAP

祖宗的祖宗



在失误角发现的化石，被称为埃迪卡拉纪（即震旦纪）生物，1946年，因在南澳大利亚埃迪卡拉地区的废弃矿区中发现而得名。化石里的部分生物与已知任何生物、无论现存还是灭绝的——都无相似之处。

5.7亿年前化石显示：埃迪卡拉纪，第一批体型较大、具有复杂生物学特征的生命体出现，它们的出现时间比“寒武纪生命大爆发”还早。这些生物身体柔软，且与当今存活的任何动物都没有关系，比如上图来自纽芬兰的这只Fractofusus misrai。它们没有嘴、没有头、没有肛门、没有肠胃、没有智力；但生物学家推断，它们有类似吸盘的组织，从海水中直接吸收营养物质。



史密森尼学会展出的埃迪卡拉纪海洋生物假想模型

图源：Ryan Somma,Wikipedia

此外，在埃迪卡拉纪出现的生物，比“寒武纪生命大爆发”还要早1000万年。此前，科学家一度认为“大爆发”是地球生命绽放的关键节点，但当时科学家们的格局小了；相对而言，埃迪卡拉纪才是体量硕大、构造复杂的生命演化历程开始的地方。



加拿大纽芬兰失误角，埃迪卡拉纪生物化石集中在此出现

本图图源：everything-everywhere.com

埃迪卡拉纪生物在地球繁荣生息之前，生命以微小、单细胞为主的形式繁衍30多亿年，那时的生物进化受制于缺氧，基本只以微观尺度进化；然后，经过一系列被称为“雪地球”的漫长冰期，从6.35亿年前开始，冰融化了，氧气达到了一个关键阈值，使得更复杂的多细胞生物得以繁盛；约5.7亿年前，埃迪卡拉生物群出现，为之后更为复杂丰富的生命形式出现奠定基础；最后，5.3亿年前，出现了寒武纪生命大爆发，许多我们至今都熟知的生命出现。

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寒武纪生命大爆发之后



·脊索动物门出现·



这条绚丽搏鱼的远祖，是寒武纪的早期脊索动物——如下图的纤细皮卡虫（Pikaia gracilens），它像鱼却还不是鱼，体内贯有一根柔韧的软骨，这就是脊索。加拿大皇家安大略博物馆的古生物学家Jean-Bernard Caron说：“所有脊椎动物可能都是从与此类似的生物进化而来。”



5.3亿年前，寒武纪早期的纤细皮卡虫（Pikaia gracilens）化石



脊索动物门“远亲”：长颈鹿和无脊椎的海鞘（下图 Ciona savignyi），两者看似完全不搭界，但它们拥有共同的寒武纪脊索动物祖先。长颈鹿把脊柱的概念延伸到极致，而海鞘仅在幼虫阶段短暂地拥有一条中央脊索。



这只海鞘其实是长颈鹿的“远亲”

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·节肢动物门，主流群体·



节肢动物门，地球动物界最强盛分支，门下已被命名的物种100万以上，据称还有数百万物种仍是未知。上图是一块有4.52亿年历史的石灰岩板，上面有一群奥陶纪动物，包括各种棘皮动物和三叶虫；左侧边缘形如海龟的，是节肢动物门的希若拉虫。



节肢动物门代表：枪虾



澳洲竹节虫

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·软体动物门，海洋深处的生命·

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像节肢动物一样，软体动物也在寒武纪站稳了脚跟，并最终分化出极其丰富的形态。上图是5.08亿年前的Nectocaris pteryx化石。



软体动物门代表：斑点海兔



火焰扇贝

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·棘皮动物门·



上图奥陶纪海百合与下图的现代蔓蛇尾，它们都有以嘴巴为中心的对称式身体结构，就此项而言4.5亿年来未发生重大变化。



埃迪卡拉生物为什么突然灭绝？



生物学家Simon Darroch与James Schiffbauer合著论文《当生命生出智慧的时候》（“The advent of the musculature to burrow”）中提出了一种解答，寒武纪之初的时期被称为“蠕虫世界”，那时，它们已经容不下埃迪卡拉生物群了；此外，埃迪卡拉是非常静态的生态系统，不会游走、咀嚼和排泄，且是

软体动物，这对蠕虫类生物来说是绝佳的食物来源。



在寒武纪，新物种出现令人震惊的激增方式：捕食。图为在寒武纪登场、最早的顶级捕食者之一——Anomalocris，它的食物可能是三叶虫。上图可以看到它的3种武器：螯爪、便于游泳的桨形肢、位于螯爪基部眼柄上的眼睛。

（滑动下图，以看亲给字迹）

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