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原标题:长得像煎饼的狄更逊水母,刷新了最古老动物记

浏览次数:64 时间:2020-03-26

出品|网易科学人栏目组 翟中超

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长得像煎饼的狄更逊水母,刷新了最古老动物记录。长得像煎饼的狄更逊水母,刷新了最古老动物记录。图注:狄更逊化石。(图/伊利娅·波布罗夫斯基/澳大利亚国立大学)

大约在5.58亿年前,一种长相奇怪的东西死在了古代海洋的海底上。这种东西体长约5厘米,呈椭圆状,其中部有一条线,连接这条线的左右有对称的“肋骨”。死亡之后,这种东西很快就被沉积物埋了起来,并逐渐变成了化石。

周围的世界发生了变化,而这个东西变成化石后就一直保持到今天。在版块分裂移动之前,地球上的陆地版块是一个合并的超级大陆。在海洋中,生命迎来爆发。地球上首次出现了一些长有眼睛、嘴巴和硬壳的生物。一些最早的生命开始向陆地进发,先是在苔藓地衣处出现,然后又在巨大的森林中活跃。昆虫先是在地上爬,然后长出翅膀,出现在天空中。恐龙帝国经历了崛起与衰落。哺乳动物最终接管了地球,而哺乳动物中的人类尤为强盛。其中,一个名叫伊利娅·波布罗夫斯基的人在自己的休息处发掘出了上文中提到的肋状椭圆形化石。

所有的研究人员都表示,5.58亿年是一段非常长的时间。

长得像煎饼的狄更逊水母,刷新了最古老动物记录。尽管时间历程非常之久,但科学家发现这种椭圆形生物的细胞内仍然存留着许多简单的分子!澳大利亚国立大学的地球化学家波布罗夫斯基对这些分子进行分离、测量和鉴定。科学家最终提供确凿的证据表明这个生物是个动物,尽管外表非常奇特。更具体地说,这是迄今为止发现的最古老的动物,这种动物的名字就叫做狄更逊水母。

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图注:古老的化石。(图/伊利娅·波布罗夫斯基/澳大利亚国立大学)

狄更逊水母最早发现于20世纪40年代,这种动物是埃迪卡拉生物群中最具代表性的成员,而埃迪卡拉生物群则是存在于5.41亿年前至5.7亿年前的一群神秘的软体生物。在一个被微生物控制的世界里,这些软体生物是地球上已知最早的大型、复杂生物体。人的肉眼可以看到这些生物,而这些生物甚至还长有眼睛。

但这些生物究竟是什么?有些看上去像是大大的叶子。还有另外一些我们今天已经了解的生物体,一位科学家将之描述为“奇怪的像是天外来客,但是相对来说更容易研究。”一些古生物学家,包括狄更逊水母最初的发现者,将这些生物归类为动物,将之视为寒武纪生命大爆发时期出现的更常见的生命形式的前体。另一些学者则将之视为类似单细胞变形虫的巨型版原生生物、地衣、菌落,甚至将其当做一个完全灭绝了的生命界,这里的界是生物学分类中的专业词。

波布罗夫斯基最近提出了一种解决这些争论的新方法。在显微镜下观察埃迪卡拉生物化石时,波布罗夫斯基发现有区别性的深色组成体。这明显是有机化合物在其“主人”身体腐烂后遗留下的特征。在生物死亡后,像脱氧核糖核酸和蛋白质这样大而复杂的分子不会存活多长时间,但更小更稳定的分子则能存活很长时间。如果波布罗夫斯基能恢复这些小分子,那么他就可以寻找到能区分动物与其他细菌和生物界的独特化学特征。“我的论文导师约亨·布罗克斯说我们可以试一试,但他又总是确信这是个愚蠢的想法,”波布罗夫斯基说道。“甚至连我也认为会失败,但最后并未失败。”

波布罗夫斯基从俄罗斯白海边缘一个叫做Lyamtsa的地方挖出了8个新的狄更逊化石。波布罗夫斯基利用溶剂从这些标本中提取出一些有机分子,然后识别出提取物中所有的化学成分。波布罗夫斯基在寻找一个特定群体的痕迹,这个群体就是类固醇。

一提类固醇,人们往往想到的是有助提高比赛成绩的违禁药品,或者是增加肌肉的补充物,但类固醇还有更广的含义。这里的类固醇指的是在所有复杂生物包括动物、原生生物和真菌的细胞中发现的化学物质。这些类固醇有不同的种类,不同的类固醇又是不同生物群的鉴别指标。

比如说,波布罗夫斯基发现狄更逊化石周围的粘土和砂岩沉积物有着富含类固醇的特征,具体来说暗示着是绿藻。对比之下,狄更逊化石中的类固醇几乎全是胆固醇沉着物。这就排除了狄更逊是地衣或原生生物的可能性,因为狄更逊中含有非常不同的类固醇混合物。这还排除了是菌落的可能性,因为它们根本就不会产生类固醇。事实上,只有一组生物体会产生胆固醇,那就是动物。因此,狄更逊和我们是一类。

“我还希望狄更逊是其他奇怪陌生的东西,但现在唯一可能的解释就是动物,”波布罗夫斯基说道。

“埃迪卡拉生物群究竟是复杂动物主导的生态系统的前奏,还是一项失败的进化尝试?搞清这个问题,对理解地球上生物复杂性的出现很有必要,”耶鲁大学的利迪亚·塔尔汗说道。波布罗夫斯基的研究并不能完全解决这个问题,因为该研究并不能说名狄更逊是任何可辨认动物的先驱,也不能说明其是一个已灭绝的群体的一部分。但该研究确实表明,动物王国的根比许多科学家了解的要深。

“这是一项很好研究,”英国剑桥大学研究埃迪卡拉生物群的卡西尔(Jennifer Hoyal Cuthill)说道。“这些动物的生物分子存活了超过5亿年并由科学家揭示出它们的秘密,这真是太棒了。”

同样在剑桥大学工作的亚历山大补充说道提取这类分子“在几年前是难以想象的”。这些分子能为其他调查生物体如何生长和发育的研究提供证据支持。“现在,我认为有非常强有力的证据表明狄更逊是一种动物,”亚历山大说道。

“这种方法能否应用于埃迪卡拉生物群中和此前狄更逊同样身份待定的成员的身上吗?这种设想令人期待与激动。如果可以的话,我们就能开始重新构建埃迪卡拉生物群,”塔尔汗补充道。并不是生物群中的每个成员都会是动物。比如说,在波布罗夫斯基研究狄更逊之前,他在另一个不同与狄更逊的、被称为Beltanelliformis的化石上试验了他的技术,并且结果显示这种圆形、直径1.27厘米的东西是菌落。

“埃迪卡拉生物群中的其他组成是什么?这是一个非常开放的问题,”波布罗夫斯基说道。“它们仍然有可能是其他任何东西。”但关键在于,研究人员能否确定这些东西究竟是什么。埃迪卡拉生物群的神秘性保持了很长时间了,现在看来,我们也许不需要多久就能解开这些秘密。这是一个谜题,是一个有答案的谜题,是一个可以找到答案的谜题。

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