每周科技串講丨從古生物中探知未來

人類一度以為海洋荒蕪空蕩，但其實那里是蘊含著生命的“綠洲”。生命起源于海洋的說法已被學(xué)界廣泛認可。而談及生命的產(chǎn)生和不斷向前發(fā)展就不得不提到在物種進化過程中重要的歷史事件：寒武紀生命大爆發(fā)，它為動物的進化奠定了基礎(chǔ)。

動物界的大多數(shù)現(xiàn)代分支（或門）在寒武紀大爆發(fā)期間突然出現(xiàn)，寒武紀大爆發(fā)持續(xù)了2000萬至2500萬年，在此時期，從單細胞生物到復(fù)雜的多細胞生物，再到現(xiàn)代生物最初祖先的誕生，進化仍然是發(fā)展的主線，節(jié)肢動物是這一時代生物進化中的先驅(qū)。

節(jié)肢動物是動物界最大的一門，現(xiàn)在人們熟知的蝦、蟹、蜘蛛、蜈蚣等都是節(jié)肢動物，寒武紀時期的節(jié)肢動物長著眼睛、腿、擁有堅硬的外骨骼，它們是第一批大型捕食者。三葉蟲是寒武紀最常見的節(jié)肢動物，它們在寒武紀中進化出了多樣的形式，它們擁有堅硬的外骨骼，可以很好的保護自己，除此之外，三葉蟲的眼睛進化出三維立體視覺可以幫助它們聚焦。今天的許多捕食者，包括人類本身都擁有三維立體的視覺，這種視覺有助于捕食者精確地計算出自己和獵物的距離。三葉蟲也并非都是捕食者，有時它們也會成為其他捕食者口中的獵物，不過這些三葉蟲的三維立體視覺可以幫助它們很好地發(fā)現(xiàn)捕食者，并成功逃脫。

獵物的防御機制進化的如此精密，捕食者要想吃飽，也得加緊進化。愛捕食三葉蟲的奇蝦就緊跟三葉蟲進化的步伐，長長的尾巴，身體兩側(cè)靈活的片板結(jié)構(gòu)，讓它們可以在水里快速的游動，前面兩個巨大的抓捕手，讓獵物無處遁形。捕食者的體型也在增大，在奇蝦標(biāo)本中，就有體長接近1米的。

威斯敏斯特院長、地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家威廉·巴克蘭被認為是最早認識到寒武紀大爆發(fā)的突變性質(zhì)的人之一，美國古生物學(xué)家查爾斯·沃爾科特發(fā)現(xiàn)的伯吉斯頁巖中保存完好的動物群證實了這一突變性質(zhì)。伯吉斯頁巖的歷史可以追溯到大約5.08億年前，它甚至保存了古生物的軟組織。伯吉斯頁巖并不是唯一已知的在寒武紀大爆發(fā)中保存特殊動物的礦床，還有來自中國澄江縣的帽天山頁巖和格陵蘭島北部約翰·彼得·科赫峽灣的西里斯·帕斯特礦床，進一步的主要貢獻來自對奧斯坦（Orsten）石灰?guī)r結(jié)節(jié)的研究，在英國、澳大利亞、中國、俄羅斯、瑞典和波蘭都發(fā)現(xiàn)了重要的寒武紀頁巖結(jié)構(gòu)。

云南省玉溪市澄江化石地是亞洲唯一、全球僅有的三個化石類世界自然遺產(chǎn)之一。1984年，澄江發(fā)掘出5.18億年前寒武紀時期的動物群化石，因保存完好、門類眾多，成為迄今地球上發(fā)現(xiàn)的分布最集中、保存最完整、種類最豐富的“寒武紀生命大爆發(fā)”例證。

2020年云南大學(xué)古生物研究院云南省古生物研究重點實驗室張喜光、侯先光、馬曉婭、叢培允、劉煜團隊的科研項目“寒武紀特異保存化石與節(jié)肢動物早期演化”獲得國家自然科學(xué)獎二等獎。該項目從表觀形態(tài)學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等領(lǐng)域聚焦并挑戰(zhàn)了節(jié)肢動物基本軀體構(gòu)建演化中長期懸而未決的世界難題，探索了節(jié)肢動物起源及早期輻射演化并取得突破性進展。同時，發(fā)現(xiàn)了最古老的節(jié)肢動物集群行為，首次揭示寒武紀大爆發(fā)時期節(jié)肢動物生態(tài)行為的復(fù)雜性，為研究寒武紀早期海洋生態(tài)系統(tǒng)雛形的構(gòu)建過程打開了全新的窗口。

(文：科技導(dǎo)報社副編審 祝葉華 把關(guān)專家：中國科學(xué)技術(shù)出版社副編審 鞠強)

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