探秘地球最早的動物世界

陳孝政

我們在初中生物課上學過生命起源于海洋，那么，你知道地球上最早的動物出現在什么時候？長著什么模樣嗎？

目前發現的最早的動物化石記錄，是在6.35億～5.41億年前的埃迪卡拉紀。科學家由此推測，動物最早的祖先可能出現在7.2億～6.35億年前的成冰紀。在起源后，動物經歷了一系列重要的演化過程，并最終在寒武紀早期發生動物門類大爆發，占領了從淺海到深海的廣闊生態空間。你想探索動物的起源嗎？讓我們一起到埃迪卡拉紀去看看吧！

“隱形”的動物世界

成冰紀，顧名思義就是冰河世紀。那時地球表面氣溫極低，從兩極到赤道全部被冰雪覆蓋，整個地球變成一個“大雪球”，因此也被稱為“雪球地球”。

科學家們推測，早期動物在成冰紀很可能經歷了一個“隱形”的演化階段。受到當時地球大氣含氧量低、低溫冰凍等環境的限制，早期動物祖先們體型微小、分布有限，加之沒有硬體骨骼，不容易保存為化石，因此它們在化石記錄中就如同“隱形”了一般。

隨著全球氣溫上升，冰雪融化，“雪球地球”在埃迪卡拉紀早期結束。藍藻光合作用產生了大量氧氣，使地球大氣和海洋中的氧含量上升，此時的地球淺海環境對動物生存變得“友好”起來。“隱形”的微體動物在這個時期開始第一次“長大”—成為肉眼可見的復雜多細胞宏體動物，并在埃迪卡拉紀時期逐漸演化出多種復雜生態群落。當然，這其中也不乏“失敗”的演化實驗。

藍田生物群：最古老的宏體多細胞生物群

在現今生物圈中，包括人類在內的所有肉眼可見的生命，幾乎都是宏體多細胞真核生物。2011年，中國科學家在安徽休寧發現了距今約6億年的藍田生物群，并認為其可能是最古老的復雜宏體多細胞生物群。

藍田生物群中不僅包含了扇狀、叢狀生長的海藻，還有具觸手和類似腸道特征的動物化石。它們以碳質壓膜的形式保存在頁巖上，雖然只有幾厘米大小，卻具有較復雜的形態分異和解剖學結構，類似于現代的腔腸動物或海綿動物。科學家推測它們營底棲固著生活 ，并可能進行有性繁殖，這有助于增加后代遺傳物質的多樣性，進一步導致形態的復雜化和多樣化。

甕安生物群：最早的動物胚胎及動物化石

甕安生物群主要產于貴州甕安的埃迪卡拉紀含磷地層，以磷酸鹽化方式保存了多種類型的微體真核生物化石。1998年，科學家們從中發現了動物胚胎和微體后生動物化石，為早期動物的輻射演化提供了關鍵的化石證據。

這里的動物胚胎化石保存非常精美，甚至保存了受精卵的細胞分裂過程：一個細胞分裂成兩個，兩個變四個，四個變八個……從這些胚胎化石中，科學家們發現了至少6種不同的卵裂方式，其中也包括兩側對稱動物特有的胚胎發育模式。

埃迪卡拉生物群：一場“失敗”的演化實驗

埃迪卡拉生物群首先發現于澳大利亞埃迪卡拉紀砂巖地層。這類化石以印痕的形式保存了生物的外形輪廓，有的像圓盤狀的水母，有的像扁平狀的大樹葉，有的像橢圓形的盾牌……它們大多都是幾厘米的生物，但最大的也可達1米。這些化石雖然形態多樣，但由于分不清組織結構，看不到運動器官和消化器官，很難明確它們具體屬于哪類動物。

到了埃迪卡拉紀末期，這些類型的化石突然全部消失。由于它們的生物結構與其后的寒武紀生物群有著明顯的不同，因此科學家們推測，埃迪卡拉生物群可能走入了一個演化的盲端，沒有留下任何后代。

延伸閱讀：

埃迪卡拉生物群在全世界30多個國家和地區都有發現，但在中國卻難覓其蹤。直到2014年，中國科學家在湖北宜昌三峽地區埃迪卡拉紀碳酸鹽地層中，成功發現了多種類型的埃迪卡拉生物群代表性化石，填補了中國在這一領域的空白。

知識鏈接：

2015年，中國科學家在甕安生物群中發現了迄今為止最早的動物化石—貴州始杯海綿。通過鋯石同位素測年并結合地層對比，科學家們確認了甕安生物群的年齡，這也意味著，地球上的動物已經確切有超過6.09億年的歷史了。

梅樹村小殼動物群：動物骨骼礦化的大爆發

從化石證據來看，動物的首次礦化發生在埃迪卡拉紀末期，時間不早于5.5億年前。其中以全球廣布的典型弱礦化管狀化石—克勞德管為典型代表。這些動物最早利用鈣化的“骨骼”作為自己的硬殼，來保護軟軀體，進行防御掠食，應對惡劣的生存環境。

到了寒武紀早期，一部分動物發生了快速的骨骼化。產于云南晉寧5.4億年前寒武紀早期地層中的梅樹村小殼動物群，以磷酸鹽化的形式保存了大量以毫米計的小殼體，如軟舌螺、環節動物、軟體動物、腕足類等，揭示出動物在寒武紀早期發生了快速的生物骨骼化過程。在這段地層中，動物活動留下的遺跡化石的尺寸和豐度大大增加，記錄了該時期動物生態多樣性的變化。

澄江生物群：揭秘寒武紀生命大爆發

1984年發現于云南澄江的澄江生物群，保存了大量精美的軟軀體動物化石，有史以來第一次生動地再現了距今5.2億年前地球上海洋動物世界的真實面貌。由于澄江生物群代表了寒武紀大爆發的高潮，具有當之無愧的核心地位，因此被譽為20世紀最驚人的發現之一，并于2012年入選世界自然遺產名錄。

澄江生物群中保存了包括脊索動物在內的大多數現生動物門類的化石記錄。其中，既有遠古海洋的霸主—奇蝦，也有脊椎動物歷史的起點—云南蟲，許多化石代表了重要演化事件的中間類群，填補了相關動物類群早期演化歷史的空缺。澄江生物群的發現，充分展示了寒武紀大爆發的規模和影響，以及由此產生的生物多樣性和復雜生態系統。

至此，地球上的各門類動物進入了各自宏偉的演化序列，并在之后5億多年的歷史中，通過化石得以被持續和相對完整地記錄下來。

根據百余年來的研究進展，特別是近年來中國的化石發現和研究，我們可以說，“寒武紀大爆發”是客觀存在的生物演化事件，然而，寒武紀各門類動物的“根”，已經深深扎入了更古老的地質歷史中。endprint