1984 年的7 月 1 日是一个礼拜日,天空飘着小雨。
和往常一样,古生物学家侯先光一大清早就起床,简单地吃一碗面条,又装一碗在饭盒,穿上雨靴,就向帽天山出发。
【生物学家侯先光】
【云南澄江帽天山】
来到帽天山,侯先光不停地劈着石头,迅速扔掉那些没有价值的。因为速度快,一不小心,榔头就会砸到手指而出血。在那犹如神迹一般的一瞬发生之前,侯先光已经机械式地劈了 6 个小时的石头。
突然,一枚一元硬币大小的白色印子展现在他眼前,那是他从来没有见过的。
【狄更逊水母化石】
侯先光拿着化石的手控制不住地抖动起来,他被震惊了!
那一刹那,他觉得自己全身的血液仿佛都停止流动,时间凝固,整个世界都已静止,他敲开了时代的大门,云南澄江前寒武纪动物群就此现世。
他呆呆地看着那个标本,湿漉漉的泥岩,泛着油渍的光泽,这个虫子仿佛就在水底游动,将他带到六亿年前的埃迪卡拉纪。
【埃迪卡拉纪】
埃迪卡拉纪
六亿年前,欧亚大陆所处的北半球还是一片汪洋。
随着雪球地球的结束,冰川消融,蓝海重现,大量富含矿物质的冰雪融水涌向海洋,导致海洋中的蓝藻、细菌迅速繁殖。海洋中的氧气含量逐渐上升,地球环境变得适合生命生存。
或许是雪球地球长达1亿年压抑和禁锢,使得生命迫切地寻找出路。到了6亿年前,生命达到了一个临界点,真核生物获得一场迸发式的发展。
在地球生命诞生之初,没有可以参考的发展范例,生命的演化是奔放的,不受任何限制,它们可以在错综复杂的环境中尝试着自我修改。
此刻的海洋,也还是一个友善的世界,没有掠食动物的侵扰,没有你死我活得厮杀,复杂的生命形式拥有足够的时间来发展自己。
加尼亚虫,它们紧紧附着在海底,形状如植物叶子,可并不是植物,因为它们无法进行光合作用,他们直接通过过滤从水中吸收营养物质。它们拥有一种奇怪的生长模式——以分形分枝的方式生长,这意味着它们在发育过程中不断重复单一的基本模式。如果你近距离仔细观察,你会发现每一个分支实际上只是整体的一个较小的缩小版,如今没有任何动物以这种方式生长。从组织构造上来看,这一类生物有着类似于腔肠动物的结构。可是,如果把它们说成动物,似乎也没有道理,因为它们连最起码的口、肛都没有,甚至也没有运动的能力,那么,这些东西到底是什么呢?
【加尼亚虫想象图】
狄更逊水母,一种又圆又扁的奇异生物,像一块圆形地毯铺在海底,只有几毫米厚,但是它们可以达到近1.5米长。它们奇怪的构造引发一些理论推测,有些科学家认为它们是原生生物或地衣,主要是单细胞生物组成的集群。不过许多研究人员认为它们是动物,通过分析狄更逊水母化石中的残留的有机物薄膜,表明这些有机物是胆固醇分解的产物,而胆固醇存在于动物的细胞膜中,说明狄更逊水母是一种动物 ,可是若说它们真的是一种动物,它们同样没有口、肛门和消化道等器官。
【狄更逊水母】
今天绝大多数的动物,都表现出双侧对称性,即身体两边是对称的。但一些埃迪卡拉纪的生物,如三星盘虫却是三重对称性生物,三个呈镜像对称的部分从身体中心呈螺旋状伸展出来,以至于后世的科学家很难推测三星盘虫的生存特征,它们如何移动,如何进食,又如何繁殖后代,因为没有明显的现代生物做参照。
【三星盘虫】
这些奇奇怪怪的生物,到底是属于植物还是动物?或者它们干脆是某种藻类和真菌的共生体?它们的生活方式算是自养还是异养?它们是一辈子都固着在浅海海底,还是极其缓慢地巡游?哪怕到今日,科学家也很难彻底说清楚。只能根据它们独特的身体形态与生活方式,推测这些神秘的生物是通过渗滤的方式,直接从海水中获取养分维持生命。
【怪诞虫】
而这样的生存方式让埃迪卡拉面临一个重大的生存问题:尽管大气中的含氧量有所升高,但是相对氧含量依旧很低,当时地球的氧含量只有现在的7%,海水中的含氧量更是稀少,早期海洋中营养物质也没有现在丰富,埃迪卡拉的动物们怎样获得足够多的食物呢?
两种进化的模式
生物体呼吸、摄食等重要生理功能与体内器官的表面积密切相关,要想提高摄食和呼吸器官的表面积有两个途径,一种是向外扩大,尽量扩展自己的体表面积,让呼吸和摄食都通过更大的表面皮肤来进行;另一种是向内折叠,进化出复杂的器官。
第一种方法比较简单,它只需改变身体的基本形态,而不用大费周折地发展出复杂的内部器官。大部分埃迪卡拉的动物选择了第一种方案,它们把自己伸展得像一大张薄薄的圆形“肉饼”,企图无限制地发展自己的躯体,然而增大的身体又需要更多的营养,于是它们便在这种没完没了的循环中,把自己越摊越大,疲于扩张,直到体积与表面积比达到了奇怪的地步,却为其他动物徒做嫁衣,沦为食物!它们偷懒地尝试成生存策略的反面教材,过于简单地应付大自然的考验,让它们付出了惨重的代价。
【狄更逊水母】
而另一些动物并没偷懒,它们利用海洋中的矿物质给自己披上一道盔甲,抵御来自上部的危险,向内挖掘潜力,进化出功能专一而高效的器官,通过内脏的分支和褶曲来增加器官的表面积,达到增强呼吸和摄食的需要,这些动物是幸运的,它选择了一条正确的进化道路,日益强大,终于一跃成为地球上的第一代霸主,成为现在地球上的绝大多数动物的祖先!
【佚名】
生生不息
雪球地球之后,第一道生命的曙光是短暂的,这束生命之光转瞬间便消逝了,大部分埃迪卡拉的生物没有幸存下来,永远地留在埃迪卡拉纪。因为物竞天择,适者生存,永远是海洋的规律!
【寒武纪生命大爆发】
为了生存,生命不得不做出各种各样的进化。
埃迪卡拉纪晚期,那些偶然得到甲壳的动物大量出现,埃迪卡拉的软体动物毫无还手之力,成为甲壳动物的盘中餐,埃迪卡拉的动物们迅速没落,逐渐退出地球生命的舞台。拥有内部复杂器官的后继者们,踏着埃迪卡拉动物的尸骨继续前进,演化出当今各种生物的祖先。
【进化树】
地球上多姿多彩的鲜活世界是生命付出巨大的代价,才一点点建立的。地球上曾经出现的物种中,有99%都成了生命尝试的牺牲品,永远地消失在历史中,却为后继者趟开一条希望的血路,这就是它们的使命。
然而,生命的试错仍在继续,新的物种将不断的诞生,埃迪卡拉纪之后,迎来的是显生宙永恒的白昼。埃迪卡拉纪为地球带来生命演化的种子,新一代的生命将为整个地球开启新的篇章——寒武纪生命大爆发。
我是寒武纪来客,下一期我们走进寒武纪生命大爆发。