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大多数现代动物种群都起源于一次惊人的进化事件——寒武纪大爆发。这一事件之所以被称为“爆发”,是因为从这一时期的化石记录中,动物多样性出现了急剧的增加。

在这个时期出现了许多我们现在熟悉的动物特征,比如最早的眼睛和其他一些感觉器官,以及用于游泳和行走的附肢。用于捕食的齿周下颚也得到了进化,一些可用于防御捕食者的复杂的坚硬部分亦得到了进化。我们今天看到的大多数主要动物群体的首次登场都出现在这一时期,这包括脊索动物,代表所有鱼类、爬行动物、鸟类和哺乳动物的祖先。

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然而一直以来,在现存的寒武纪大爆发中的化石记录中,科学家一直没有发现动物界中一个庞大的门——苔藓虫。虽然长期以来,科学家一直怀疑苔藓虫的进化也发生在寒武纪,但他们缺乏能够证明这一点的证据。现在,一项新的研究通过仔细观察一些旧的化石,终于揭开了这个困扰了科学家们几十年的谜题,他们揭示了这种古老动物的起源,证实了苔藓虫的确存在于寒武纪大爆发期间。

苔藓虫是一种独特的水生、滤食性摄食动物。现存的苔藓虫大约有6500种物种,它们全部都生活在水中,大多数生活在海洋里。像珊瑚一样,苔藓虫也会由小小的个虫形成群落,这些个虫是些小型的无脊椎动物,体长不到一毫米,有着相同的基因。

虽然它们很小,但每个体内都有着自己的消化系统、肌肉和性器官。在进食时,它们会使用一种被称为触手冠的细小触手,从水中提取微小的食物颗粒。它们大多是固着的,附着在岩石上,但也有一些附着在贝壳或海藻上。它们的存在为幼蟹和鱼类提供了重要的食物来源,也可以通过形成迷你珊瑚礁状的结构,为这些动物提供栖息地。聚集在一起的苔藓虫,有的专门扮演生殖的角色,有的专门扮演防御的角色。

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大多数苔藓动物都有着坚硬的骨骼,这些骨骼由碳酸钙构成,因此苔藓虫很容易作为化石保存下来。目前,科学家们已经从化石中鉴定出了大约15000种已经灭绝的苔藓虫。尽管有这么多化石,科学家对它们仍知之甚少,苔藓虫的起源就是其中一个重大谜题。

从最古老的、最无可争议的化石记录来看,苔藓虫最早可以追溯到约4.8亿年前的奥陶纪,这个时间比寒武纪大爆发大约晚了5000万年。不过,科学家仍相信苔藓虫应该起源于寒武纪大爆发期间,并认为它们之所以“缺席”了寒武纪大爆发的化石记录,是因为早期的苔藓虫可能太小太脆弱,没有能够构建出碳酸钙群落,因此它们不太可能留下化石。

现在,新的研究表明,这个谜题的答案其实早已存在。而揭开了苔藓虫起源之谜的,是一种蜂窝状的名为Protomelission gatehouse的化石,它的意思是“第一个蜂窝”。

对Protomelission gatehouse的最早描述出现在1993年发表的一篇论文中,科学家当时描述的是出现在南澳大利亚的重要寒武纪岩石中的化石标本。他们注意到,这种化石与苔藓虫具有相似性,但随着对标本的深入分析,他们并没有信心确认,这就是苔藓虫。

然后到了2018年,中国出现了更多这样的化石标本。并通过使用一种被称为MicroCT的扫描技术,观察了Protomelission gatehousei的内部。MicroCT技术与医院使用的CAT扫描有点类似,用一束很细的X射线,他们将化石分成一系列很窄的切片,然后再用计算机将这些切片堆叠在一起,生成了像Protomelission gatehousei的3D图像和视频。

这是一张以寒武纪的海底为背景,对Protomelission gatehousei的样子进行重建的示意图。| 图片来源:张志飞 / 西北大学

新的图像证实,这一化石中缺乏大多数苔藓虫所拥有的坚固的碳酸钙骨架。通过将Protomelission gatehousei的特征与现有物种和化石物种进行比较,研究人员认为,可以肯定地说,苔藓虫最早出现在寒武纪大爆发时期,虽然它不是所有现存苔藓虫的祖先,但它可能是它们的近亲。

这些微小的Protomelission gatehousei能够以化石的形式保存下来,着实令人惊叹。由于它们缺乏坚硬的矿化骨骼,这使得它的化石化条件非常稀有。为了保存下来,这些群落需要经过一个被称为二次磷化的过程。当水中的动物死亡时,水中缺氧会导致磷酸盐在软组织周围结晶,从而将其遗体保存为化石。Protomelission gatehousei的发现使科学家得以拼凑这些生物的早期进化史。

新的研究让我们知道,Protomelission gatehousei是已知最古老的苔藓虫。这是一项具有重要意义的发现,它解开了与早期生命有关的一个重大谜团,确认了苔藓动物门首次出现在寒武纪大爆发期间。重要的是,新的结果还意味着群体生活——一种复杂动物的罕见特征——也起源于寒武纪大爆发。研究人员现在希望能够找到更多的Protomelission gatehousei标本,从而揭示更多关于早期苔藓虫的信息。

#创作团队:

编译:糖兽

#参考来源:

https://theconversation.com/the-bryozoan-mystery-a-new-look-at-an-old-fossil-reveals-the-origin-of-these-tiny-coral-like-creatures-170261

https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2021/october/ancient-bryozoan-fossil-solves-one-of-greatest-mysteries.html

#图片来源:

封面图:Christian Schwarz

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