誰(shuí)在地球踩下第一個(gè)“腳印”

近日，美國(guó)《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)進(jìn)展》在線報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所與美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)共同組成的早期生命科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)湖北宜昌發(fā)現(xiàn)的、保存于5.4億～5.5億年前的埃迪卡拉紀(jì)燈影組地層中的動(dòng)物足跡化石，這也是迄今為止地球上最古老的足跡化石。然而，關(guān)于這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，還有重重謎底待解。

最早腳印到底長(zhǎng)啥樣

石頭上的幾串?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)的小凹坑

在南京古生物所研究員陳哲的辦公室里，筆者看到幾片灰色的、不規(guī)則的“瓦片”。這幾塊不起眼的“瓦片”，其實(shí)是灰?guī)r，來(lái)自5.4億～5.5億年前。

其中有一塊陳哲最愛(ài)不釋手。2013年初，當(dāng)他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在宜昌市三斗坪霧河村一個(gè)廢棄的采石坑里，小心翼翼地從亂石堆里清理出一塊石頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)表面有幾串?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)的小凹坑，與其他天然裂隙似乎有所不同。

“這里的地層是埃迪卡拉紀(jì)燈影組，是國(guó)內(nèi)埃迪卡拉紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)剖面，以前從沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)雙側(cè)對(duì)稱且有附肢的生物化石。”陳哲告訴筆者。

數(shù)十年研究經(jīng)歷培養(yǎng)出的高度職業(yè)敏感告訴陳哲，眼前這塊石頭表面的小凹坑，絕不是那么普通。隨后，他們又在這里發(fā)現(xiàn)多塊相似的石頭。

回到南京，通過(guò)仔細(xì)清理和觀察，陳哲發(fā)現(xiàn)這塊石頭上的小凹坑呈雙側(cè)對(duì)稱，有著相近組成及結(jié)構(gòu)，按一定的規(guī)律排列成線形，且和潛穴有兩次交叉。

“每一個(gè)小凹坑就是一只腳踩下時(shí)留下的痕跡。”陳哲說(shuō)，這些印痕應(yīng)該是一只雙側(cè)長(zhǎng)腳的生物在行走過(guò)程中留下的，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所有參與的附肢運(yùn)動(dòng)一次，形成了一個(gè)系列，因此可以判斷這是一組腳印。

從化石上還可以看出，兩組足跡和三條潛穴相連，有過(guò)渡有穿插。這說(shuō)明，該生物在爬行時(shí)軌跡較為復(fù)雜，一會(huì)兒在水底沉積物表面爬行，一會(huì)兒鉆入沉積物里打洞。

“這組腳印與寒武紀(jì)大爆發(fā)后大量出現(xiàn)的節(jié)肢動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物典型足跡相比，稍顯不規(guī)律，但是仍然具有極高的相似度，說(shuō)明它們之間存在著演化關(guān)系的可能性非常高。”陳哲告訴筆者。

神秘足跡的主人是誰(shuí)

可能是類似蝦或者沙蠶一樣的生物

那么，留下這串神秘足跡的主人又是誰(shuí)呢？

“腳印的主人，應(yīng)該是身長(zhǎng)約2厘米、寬1厘米，兩側(cè)對(duì)稱的且有附肢的節(jié)肢動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物，或者是它們的祖先。”陳哲說(shuō)，單憑這些足跡化石，很難去判斷具體是哪一種動(dòng)物留下來(lái)的。不過(guò)，他們推測(cè)，留下這些足跡化石的，很有可能是類似蝦或者沙蠶一樣的生物。而且這個(gè)小動(dòng)物，身體已經(jīng)比較大了，達(dá)到了厘米級(jí)。它具有附肢，附肢成對(duì)出現(xiàn)，大概4對(duì)或者6對(duì)以上，并且腳的末端是尖的。

為什么僅憑一串小坑，就能勾勒出腳印主人的雛形？科研人員當(dāng)然不是瞎蒙的。

“同一種生物由于不同的行為方式，可以形成不同的遺跡，同一種生物相同的行為方式，沉積物底質(zhì)不同也可以形成不同的遺跡。”陳哲將此次足跡化石與幾乎所有已知?jiǎng)游镩T(mén)類的足跡進(jìn)行了比較，并層層篩選。“從這些足跡可以看出，留下遺跡的生物可以通過(guò)附肢支撐身體，脫離沉積物表面。也就是說(shuō)，這個(gè)生物爬行時(shí)肚子是離地的。所以，遺跡明顯是由兩側(cè)對(duì)稱的后生動(dòng)物（除單細(xì)胞原生動(dòng)物之外所有其他動(dòng)物的總稱）形成，而且它們具有成對(duì)的附肢。”陳哲說(shuō)。

此次發(fā)現(xiàn)有啥價(jià)值

打破埃迪卡拉紀(jì)“怪物”一統(tǒng)天下的觀點(diǎn)

過(guò)去，每當(dāng)?shù)刭|(zhì)古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)一塊號(hào)稱“最早”的化石，其意義大多是把相關(guān)物種的年代向前推進(jìn)了若干年。那么，這次發(fā)現(xiàn)的地球最早腳印又意味著什么呢？

“地史時(shí)期曾經(jīng)被劃分為兩個(gè)階段：寒武紀(jì)以前稱為隱生宙，寒武紀(jì)迄今稱為顯生宙。因?yàn)殡[生宙生命跡象如同隱藏了一般，鮮有留下來(lái)可見(jiàn)的化石，而顯生宙生物豐富，有較多化石保存，其劃時(shí)代的標(biāo)志就是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。達(dá)爾文撰寫(xiě)《進(jìn)化論》的時(shí)候，對(duì)寒武紀(jì)之前的地層中為什么沒(méi)有找到化石深感困惑。”陳哲解釋說(shuō)。

后來(lái)，隨著埃迪卡拉紀(jì)生物群化石在全球各處的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)界逐漸承認(rèn)，在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)前夕，距今5.8億年前至5.4億年前，地球上曾經(jīng)生活著埃迪卡拉紀(jì)生物群，并且一度統(tǒng)治地球。

但是，埃迪卡拉紀(jì)生物群化石卻有著一個(gè)讓人匪夷所思的現(xiàn)象：這群生物長(zhǎng)相怪異，大多呈扁平狀，有的像個(gè)管子，有的像個(gè)肉餅，總之不像是現(xiàn)今生物的祖先。因此，許多科學(xué)家認(rèn)為，埃迪卡拉紀(jì)生物群是地球生命演化史上一些走進(jìn)死胡同的“實(shí)驗(yàn)品”。

埃迪卡拉紀(jì)（6.3億～5.4億年前）真的是被“怪物”一統(tǒng)天下嗎？這成為古生物學(xué)界的一個(gè)謎。

而陳哲團(tuán)隊(duì)在宜昌市三斗坪霧河村的一系列發(fā)現(xiàn)，似乎讓這個(gè)謎團(tuán)撥云見(jiàn)日了。

2011年，陳哲團(tuán)隊(duì)在三斗坪霧河村發(fā)現(xiàn)了第一塊典型的埃迪卡拉紀(jì)生物化石，并陸續(xù)發(fā)掘出400多塊典型的埃迪卡拉紀(jì)生物群化石，10多個(gè)類別，填補(bǔ)了埃迪卡拉紀(jì)化石拼圖的中國(guó)空白。

此次發(fā)現(xiàn)，又讓我們知道：在埃迪卡拉紀(jì)晚期，地球上有一種動(dòng)物長(zhǎng)出了附肢，這意味著它們可以四處活動(dòng)，建造家園，爭(zhēng)斗捕食，繁殖交配，并可以推斷出，它們與現(xiàn)生和地質(zhì)歷史時(shí)期最為豐富多樣的動(dòng)物門(mén)類——具有附肢（疣足）的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物高度相似，如節(jié)肢動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物。

更重要的是，陳哲團(tuán)隊(duì)的成果將寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的序幕再次向前推進(jìn)。雖然還無(wú)法確認(rèn)，這串腳印是哪一種動(dòng)物留下的，但是對(duì)地球來(lái)說(shuō)，動(dòng)物附肢的出現(xiàn)是一個(gè)非常重要的事件，因?yàn)樗鼈兛梢杂脕?lái)攪動(dòng)沉積，改造地貌，對(duì)當(dāng)時(shí)的地球化學(xué)循環(huán)和海洋環(huán)境產(chǎn)生重大影響。