寒武纪生命大爆发：还原寒武纪原始海洋动物体貌

探索动物起源之谜

　　前寒武纪－寒武纪转换时期（距今６亿年前后）是地质历史上最为关键的时期之一。在这一时期，随着罗迪尼亚超大陆的裂解和冈瓦纳大陆聚合，大量生命繁衍需要的无机盐由此向海洋富集，与此同时，大气自由氧含量的上升使全球表层海水彻底氧化。一系列环境因素的利好，使得后生动物（又称多细胞动物）这一更复杂更高等的生命在前寒武纪晚期的埃迪卡拉纪（６．３５－５．４１亿年前）开始崛起，并在寒武纪早期发生大规模辐射式演化。从最简单的海绵动物到最高等的脊索动物在内，几乎现生所有动物门类在寒武纪早期短短两千万年的时间内快速出现，这就是著名的“寒武纪大爆发”事件（５．４１－５．２０亿年前）。
　　
　　动物的寒武纪大爆发作为一个客观存在的事实已被广泛接受，然而厚厚的前寒武系地层中却鲜有后生动物化石的踪影。这一现象早在达尔文时代就引发了人们的关注，近两百年来让地质学家和古生物学家感到困惑不已。有关“寒武纪大爆发”的研究不仅没有破解动物起源之谜，反而给这一生物演化事件蒙上了一丝神秘色彩，早年甚至被宣扬为上帝创世的地质学证据，激发了人们更多的疑问：寒武纪大爆发因何发生？地球生命在经历了３０多亿年的缓慢演化后为什么突然在寒武纪早期出现各种复杂的动物？前寒武纪地层中究竟有没有留下这些复杂动物的祖先化石？如果有，它们到底是什么模样……
　　
　　这些悬而未决的问题长期以来是古生物学和演化生物学研究的前沿课题。想要回答这些问题，则需要在研究６亿年前后地球环境背景的同时，寻找前寒武纪动物化石记录，追溯寒武纪大爆发的源头。
　　
　　然而寒武纪之前的地质记录中多细胞动物的化石记录十分稀有，而且著名的埃迪卡拉动物群（距今５．７５－５．４１亿年）的宏观生物又被认为和寒武纪出现的动物没有直接的亲缘关系，只是生命演化史上一次失败了的创新实验。因此找到寒武纪之前，尤其是早于埃迪卡拉生物群的动物化石记录，对了解动物在地球上的起源时间和过程都十分重要。此次发现的“贵州始杯海绵”标本，就为前寒武纪时期多细胞动物的化石记录提供了新的重要例证。

寒武纪生命大爆发之谜：氧气让原始食肉动物充满生机

　　没有氧气，地球上就不会出现食肉动物。没有氧气，就不会有寒武纪生命大爆发，那是在5亿4千万年前，物种的多样性和身体形态出现的一次惊人的爆炸式进化。
　　
　　为何食肉动物会在寒武纪大爆发中同时出现？一派科学家认为，是氧气水平的增长赋予了动物力量，让它们进化出复杂的躯体形态。而另一派则说，是动物之间的竞争导致了新物种的出现，在波基斯页岩（在加拿大发现的含有大量化石的岩层）中发现的奇形怪状的生命形态就是一个例证。
　　
　　“总会有分歧”，哈佛大学博士后埃里克？斯博林说：“每一派科学家都执迷于自己的数据，这在学界很常见。”但是斯博林认为，这两个因素共同引起了寒武纪大爆发，生命之树上的主要物种都在那2000万年间诞生了。他的研究成果发表在了7月30日的《美国国家科学院院刊》上。
　　
　　斯博林和他的同事在现代找到了与寒武纪大爆发之前的海洋环境相似的地方。和前寒武纪一样，那些都是低氧地区，氧气水平不足平常的10%。地理化学家们通过研究岩石记录发现，在寒武纪大爆炸时期，海洋中的氧气含量曾经急剧增长。
　　
　　在今天的低氧地区，可供食肉动物使用的氧气非常少，斯博林说：“这意味着在前寒武纪的海洋中，食肉动物非常少。”
　　
　　低氧地区的生命形态都是极小的微生物，这和前寒武纪化石中的小动物非常相似。这项研究的合作者，加利福尼亚州斯克里普斯海洋研究所海洋学家丽莎？莱文说：“那里的动物以水面落下的碎屑和细菌为食，生物种类很少很少。”
　　
　　但是那些微小的食肉动物会追寻氧气水平逐渐上升的地方，类似于寒武纪那的氧气增长会加快动物捕食时的新陈代谢速度。最早的生物在寒武纪2亿年前就出现了，但是至今仍无任何化石证据和分子证据可以证明寒武纪之前存在食肉动物。
　　
　　在寒武纪大爆发期间，动物不仅开始吃肉了（例如浮游生物），而且长出了颌，可以吞咽咀嚼更大的猎物。在随之而来的生物竞争中，它们又长出了贝壳用来防御，比如三叶虫精致的带刺贝壳。
　　
　　斯博林希望通过这种“利用现在理解过去”的方法开辟研究寒武纪大爆发的新途径。他说：“研究现在的低氧区域，可以弄清氧气增长到底是不是寒武纪大爆发的原因。如果低氧地区的氧气增长到一定水平，那就不会是现在这样了。”

　还原寒武纪海洋动物体貌：滤食性怪物形似虾

　　新浪科技讯 北京时间7月20日消息，据国外媒体报道，“寒武纪生命大爆发”事件导致大量奇特复杂的生物形态出现。通过一些寒武纪化石，科学家们还原出大量生活在寒武纪时期的原始海洋动物体貌。这个被科学家称为“Tamiscolaris borealis”的滤食性海洋怪物，曾发掘于格陵兰岛。

　　栉水母类动物化石

　　科学家曾认为，生活在寒武纪的栉水母近似于现代栉水母类动物，属栉极动物门。但从最新出土化石来看，科学家提出另一种猜想。它的体表长有细须或毛发状结构。这些印迹的主人包括：Thaumactena ensis（A至D），Galeactena hemispherica（E至I）及Batofasciculus ramificans等。

　　像圣诞装饰物的栉水母

　　栉水母并不是真正意义上的水母，它们没有刺人的细胞和柔软的触须，保护它们的是坚硬带刺的骨架。这种小生物体形很像圣诞节用的装饰物品。在2015年7月10日出版的《科学进展》杂志中，详细报道了有关栉水母的最新科学研究。

　　带刺的蠕虫

　　科学家近期在中国南部发现一种蠕虫化石，这种蠕虫全身“超级武装”，且有着优美的长腿。科学家将其取名为Collinsium ciliosum，或“多毛的柯林斯怪物”，它拥有多达30条长腿——其中18条腿末端长着爪子，可以勾住动物并戳穿其体表，另外12条腿前后挥动，用来捕获水中营养物。