地球上最古老的腳印

在月球上留下第一串腳印的人是阿姆斯特朗，但你知道地球上有史可考的第一串腳印是誰留下的嗎？

日前，由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國弗吉尼亞理工大學(xué)組成的早期生命研究團隊在中國三峽埃迪卡拉紀(jì)地層發(fā)現(xiàn)了距今5.4億多年的動物足跡化石。

想知道足跡的主人是誰，就需要依靠科學(xué)家們“破解懸案”了！

科學(xué)家們破案的線索來自遺跡化石。遺跡化石是地質(zhì)歷史時期的生物在沉積物表面或沉積物內(nèi)部產(chǎn)生的各種生命活動記錄，也就是生物成因的沉積構(gòu)造，包括足跡、移跡、潛穴、鉆孔和糞化石等。

通過古生物遺跡化石，地質(zhì)學(xué)家們就可以考證生物出現(xiàn)的年代，重現(xiàn)它們的生活環(huán)境，反推遠(yuǎn)古時期的生命演化歷程。這個研究推理的過程就像神探福爾摩斯破案一樣，通過探查遺留痕跡，抽絲剝繭，最終將當(dāng)年驚心動魄的故事還原出來。

這次的“案發(fā)現(xiàn)場”位于中國湖北省宜昌市的三峽大壩附近，埃迪卡拉系燈影組石板灘段地層中。什么是燈影組石板灘段地層？

簡單來講，就是在漫長的地質(zhì)變遷中，無數(shù)沉積物經(jīng)過層層累積疊加，而后壓實成巖形成的一套套地層。不同的地層疊覆起來的樣子可類比為彩虹蛋糕。

不同的地層疊覆起來的樣子可類比為彩虹蛋糕

地質(zhì)學(xué)家們對每一層“蛋糕”都進行了細(xì)致的劃分和命名，而燈影組石板灘段地層就是其中的一層。出現(xiàn)在某一地層中的一系列古生物遺跡化石像在彩虹蛋糕夾層里的美味杏仁糖一樣，讓科學(xué)家們回味無窮。

這次的“杏仁糖”——遠(yuǎn)古生物遺跡“案發(fā)現(xiàn)場”是形成于距今5.51億年～5.41億年期間的黑灰色瀝青質(zhì)灰?guī)r薄層，形態(tài)上為波浪狀，位置介于潮下帶時而平穩(wěn)、時而動蕩的環(huán)境中。科學(xué)家們經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，這些化石主人的“作案時間”可以追溯到埃迪卡拉紀(jì)（6.35億年～5.41億年前）。這意味著，本次出現(xiàn)在“案發(fā)現(xiàn)場”的腳印是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的動物足跡化石。

地質(zhì)學(xué)家們拍下的“案發(fā)現(xiàn)場”照片提供了兩部分關(guān)鍵線索：一部分是菌席（眾多微生物聚在一起形成的像席子一樣的物體）上部長1厘米～2厘米、深約1毫米的凹陷腳印，另一部分是腳印主人在菌席下部活動形成的潛穴。

遠(yuǎn)古生物留下的凹陷腳印（圖中TW）以及在菌席下部活動形成的潛穴（圖中UB）

化石上的足跡呈對稱的兩組，兩邊的腳印寬度保持一致，雖然稍顯不規(guī)律，但大體上呈重復(fù)出現(xiàn)的跡象。這表明留下這一系列印記的動物已經(jīng)能夠依靠附肢支撐起身體“行走”。這些證據(jù)還表明，留下印跡的小家伙的腳是對稱分布的。

對稱的足跡可能來自一種“兩側(cè)對稱動物”

在此之前，埃迪卡拉紀(jì)中沒有發(fā)現(xiàn)過動物附肢痕跡化石記錄。留存下的化石遺跡大部分都是簡單水平、無分支的拖拽痕跡和通道遺跡，反映出的動物生活行為比較簡單，形態(tài)上更類似于刺胞動物或蠕蟲狀生物。

更重要的是，這一系列痕跡化石還提供了很多這種動物的“生活信息”。足跡和生物潛穴相連出現(xiàn)，表明這些生物可能具有復(fù)雜的行為。位于菌席上方的爬行痕跡和存在于菌席內(nèi)部或下方的潛穴痕跡共同表明，該類生物可能在菌席中上下穿梭，進行生命必須的各種活動。

揭開謎底，輯“蟲”歸案

經(jīng)過一系列的偵查和推理，“地球最早足跡者”的身份和生活特征都已被揭曉。“嫌疑犯”可能是一條身寬約13.8毫米、長著幾對足、呈對稱結(jié)構(gòu)的“小爬蟲”。而這條小爬蟲驗證了科學(xué)家們長久以來的猜想——在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前，就已經(jīng)有較復(fù)雜的生命出現(xiàn)。

在寒武紀(jì)開始的2000多萬年間，幾乎大部分現(xiàn)生動物的門類已經(jīng)出現(xiàn)，而在早期更古老的地層中，長期以來沒有找到它們確切的祖先化石，似乎這些生物從寒武紀(jì)開始突然出現(xiàn)。而分子生物學(xué)證據(jù)顯示這些生物門類出現(xiàn)的時間更早，但一直缺乏可靠的化石證據(jù)。

古老腳印的發(fā)現(xiàn)表明，具有附肢的兩側(cè)對稱后生動物在埃迪卡拉紀(jì)就已出現(xiàn)。而生物兩側(cè)對稱的體制的產(chǎn)生是生物演化中非常重要的事件。

兩側(cè)對稱的體制使動物具有背腹、前后和左右之分，動物的運動從不定向趨向定向，神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官也逐漸集中于身體前端。這些變化促進了動物頭部化的產(chǎn)生，也促進了生物分節(jié)，為更高演化等級奠定了基礎(chǔ)，使動物對外界環(huán)境的反應(yīng)更加迅速、準(zhǔn)確。

足跡化石為早期兩側(cè)對稱動物的生態(tài)學(xué)行為研究以及兩側(cè)對稱動物與沉積物基底和菌席之間的相互作用研究提供了重要依據(jù)。不得不說，“遠(yuǎn)古小蟲”雖已逃走，但仍然為科學(xué)研究立下一功！

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埃迪卡拉生物群“困境”

埃迪卡拉紀(jì)是多細(xì)胞生物演化的早期階段，先后出現(xiàn)了藍田生物群、甕安生物群、廟河生物群和埃迪卡拉生物群，而埃迪卡拉生物群是全球分布最廣、最典型的化石組合。

埃迪卡拉生物群是寒武紀(jì)動物大輻射前夕最重要的復(fù)雜生物群，自20世紀(jì)40年代在澳大利亞首次發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)在全世界發(fā)現(xiàn)了30多處，但科學(xué)家對其生物屬性和親緣關(guān)系一直爭議很大。

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，埃迪卡拉生物群是后生動物的早期代表，而有不同觀點認(rèn)為，它們可能屬于真菌、地衣、原生生物，甚至有學(xué)者認(rèn)為它們與現(xiàn)生的生物截然不同，是一次失敗的演化實驗，并稱之為“文德生物”。這讓埃迪卡拉生物群陷入“困境”。

埃迪卡拉生物具有“分形”的特征（并非真正的身體分節(jié)），絕大多數(shù)為底棲固著生長，缺少主動活動能力，沒有頭、尾、附肢、眼、口等其他兩側(cè)對稱后生動物的特征。這些生物至寒武紀(jì)幾乎全部滅絕，在現(xiàn)生的門類中很難找到相似的生物。（據(jù)我是科學(xué)家、中國科學(xué)報、新華網(wǎng)）