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躺平度日的悠闲动物，在寒武纪死于内卷

2021-12-22 07:53

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创露卡物种日历

在距今5.7亿年前的埃迪卡拉纪时期，英格兰的查恩伍德森林（Charnwood Forest）地区曾经是一片汪洋大海。附近的火山十分活跃，大量的火山灰不断地注入海洋，给海水带来了丰富的营养，让这片海洋焕发着生机。在之后的五亿多年里，随着超大陆的拼合和裂解，这个地区也经历了漫长的海陆变迁，海底的细沙固结成岩石，又被构造运动抬升从而剥露出地表。

小朋友的大发现

1957年4月的一个下午，一个名叫罗杰•梅森（Roger Mason）的小学生，和他的两个朋友正在查恩伍德森林里攀岩。当时的梅森已经对地质学产生了浓厚的兴趣，他认识许多岩石类型，也知道查恩伍德森林地区的查尼统（Charnian series）岩层形成于古老的前寒武纪。玩耍之余，梅森无意间在一块石头的表面，看到一块长得像树叶一样的化石。当梅森把这块石头，拿给莱斯特大学的古生物学家特雷弗•福特（Trevor Ford）教授看的时候，福特简直不敢相信自己的眼睛。在当时科学家们的认知里，前寒武纪不可能有如此复杂的生物，但是手里的这块“叶子”化石，却又真真切切地否定了这个不可能。

前寒武纪的“叶子图案” | Smith609 / Wikimedia Commons

福特在梅森的带领下，又去当初发现化石的位置继续寻找，最终他们在富含火山灰的细粒粉砂岩的岩层层面上，找到了12枚盘状化石和6枚叶状化石。1958年，福特将这个古生物学的大发现发表在《约克郡地质学会杂志》上。为了纪念梅森发现化石的贡献，福特将那些长得像树叶一样的化石命名为梅森恰尼虫Charnia masoni，盘状化石则命名为查恩盘虫Charniodiscus spp.——也就是我们今天物种日历的主角。

查恩盘虫 | tina negus / Wikimedia Commons

像树叶的动物

查恩盘虫的名字，容易让读者对它们的形态产生误会。因为福特最初命名查恩盘虫的时候，只发现了一些具有同心圆结构的盘状化石。这些盘状化石在被沙泥掩埋压扁之前应当是一些球状的结构，福特推测它们很可能是某类生物的固着器结构。随着世界各地新化石记录的发现，科学家们终于可以恢复查恩盘虫的全貌，它们长着像叶子一样的身体，叶柄两侧有许多对生或互生的羽叶，叶柄底部有一个柔软的球状固着器，它们可以长到一米多高，在埃迪卡拉纪的海洋里绝对算得上是巨无霸。

被轧扁的查恩盘虫化石 | Ghedo / Wikimedia Commons

福特刚刚发现查恩盘虫的时候，怀疑它们可能是一种藻类，但是同时他也意识到没有哪一种现生藻类有如此复杂的结构，因此他保守地推测，它们可能是一种未知类型的藻类。但是，藻类需要进行光合作用，而查恩盘虫生活的地方却在阳光到达不了的深海。那么，查恩盘虫究竟是什么呢？这个问题让古生物学家们困惑不已。有的科学家认为它们长得像现代的软体珊瑚——海笔，但是后来越来越多查恩盘虫化石的发现证明，它们不是任何一种已知的生物。

Virgularia属的海笔，现生动物 | Nhobgood Nick Hobgood / Wikimedia Commons

查恩盘虫的身体虽然看起来十分复杂，但是它们的自组织形式却比较简单。它们身体的每一部分都重复着一样的身体模式，形成多分区的互相缠结和缝合的扁平体。每一个分支实际上只是整体的一个缩小版，在当今的动物界没有任何物种以这种简单的分形方式生长。查恩盘虫的身体柔软，没有矿化的外壳和骨骼，也没有现代动物所具有的运动、取食或消化等功能的器官。它们靠体内液体的压力来支持身躯，像撑开的伞一样尽可能地扩大体表面积，让身体表面尽可能多地与海水接触，从而靠渗透作用从海水中获取氧气和营养。

查恩盘虫在埃迪卡拉纪的海洋里曾经盛极一时，却在寒武纪生命大爆发来临之前销声匿迹。古生物学家们经过几十年的研究，推测它们是靠滤食海水中的有机质来获得能量的动物，至于它们在生命演化树上的位置，至今仍然充满争议。

前寒武纪的柔弱世界

由于查恩盘虫长得特别像蕨类植物的叶子，因此它和它的许多姐妹类群一起被称为叶状体化石Rangeomorphs。叶状体化石是埃迪卡拉纪最具代表性的化石类型，在世界各地的埃迪卡拉纪地层里都有发现和报道，特别是在加拿大的纽芬兰、英格兰、俄罗斯的白海、澳大利亚的埃迪卡拉山，保存了十分丰富的化石记录。

这些叶状体化石一群群固着在沙质的海床上，形成一片片随着海水摇曳的远古“海底森林”。这些壮观的“海底森林”在过去的半个多世纪里，给古生物学家们带来了许多的困惑，同时也彻底地改变了人们对生物演化史的认识——前寒武纪的海洋并不是一个生命的荒漠，那里曾经生活过无数的复杂生命。

埃迪卡拉纪的生物 | Maulucioni / Wikimedia Commons

以叶状体化石为代表的埃迪卡拉纪型生物没有骨骼，外表柔软，无口无肠，身躯扁平。它们活着的时候大部分不会移动，死去之后以软躯体的形式保存在岩层当中。它们没有爪子或刺之类的武器，也没有防御的外壳。这些柔软的“水袋”要么趴在水底牧食沉积物表面的菌藻，要么“站”在海水中滤食悬浮的有机质。它们相互之间基本没有冲突和复杂的互动，大家和平共处，因此科学家们将这个时期伊甸园般的海洋称为“埃迪卡拉花园”。

埃迪卡拉时期的动物Dickinsonia | Aleksey Nagovitsyn / Wikimedia Commons

埃迪卡拉纪时期这些神秘的生物，和后来的生物们无法建立起演化上的确定联系。它们在演化树上是许多已经灭绝“枯死”的盲端。有的科学家认为，埃迪卡拉纪动物是多细胞动物一次不成功的演化尝试：它们使用了不同于现生动物的身体结构设计，首次探索了自身多个细胞之间发生组织分化的可能性；但因为身体机能过于简单，不能适应海洋环境的巨变以及后期捕食者带来的选择压力，从而永远地退出了历史舞台，只有极少数的幸运儿活到了寒武纪。

查恩盘虫的复原图 | Andrey Yu. Ivantsov et al. / Paleontological Journal (2016)

回到现在，查恩伍德森林里发现化石的地方，已经成了著名的化石保护地，那些最早的化石记录现在保存在当地的莱斯特博物馆。而当年发现化石的那个热爱地质学的小男孩梅森，后来成为了一名著名的地质学教授，他来到距离英国万里之遥的中国工作，在大学里教学生们变质岩岩石学。这位头发花白的老教授常常在中国地质大学的校园里和学生们，分享自己与埃迪卡拉纪化石相遇的童年故事。