三幕式寒武紀大爆發假說有了新證據

業界 | 2021-10-28 09:17:03
時間:2021-10-28 09:17:03   /   來源: 科技日報      /   點擊數:()

來自西北大學等單位的研究人員通過對陜南鎮巴小洋剖面燈影組發現的微體化石進行研究發現,苔蘚動物起源于5.3億年前的寒武紀大爆發早期,而非此前認為的4.8億年前的奧陶紀。這一發現進一步支持了中科院院士舒德干團隊提出的三幕式寒武紀大爆發假說,揭示了在4000萬年的時間里,寒武紀動物界從基礎動物到原口動物,再到后口動物不斷升級的演化過程,反映了寒武紀大爆發過程的連續性和階段性。相關研究成果10月27日在線發表于《自然》雜志。

苔蘚動物是具有觸手冠的真體腔動物,是一類水生群體固著底棲動物,多為海生,連片群居,呈現樹枝狀,外形酷似苔蘚植物,故名苔蘚動物,又名苔蘚蟲,是一種典型的“草根動物”。

苔蘚動物與腕足動物、帚蟲動物一起被稱為觸手冠動物,屬于原口動物亞界,具有馬蹄形的觸手冠取食結構,其消化道呈現U型,肛門位于觸手冠之外,故名外肛動物。苔蘚動物的身體外面有表面細胞分泌的鈣質、膠質或幾丁質蟲室,能保存為化石,但軟軀體信息很難保存。

距今約5.4億年—5.18億年前的寒武紀早期,是一個神奇的地質歷史時期。當時,地球上突然爆發性出現了包括脊椎動物在內的幾乎所有現生動物的早期祖先代表,其中包括了大型的捕食者和各種奇異的動物類型。

然而,“地質歷史中非常重要的動物門類——苔蘚動物,在寒武紀卻一直缺乏確鑿的化石記錄,它們現生類型個體微小,群體生活、模塊化生長,生態復雜,因此被認為是奧陶紀大輻射的產物。”論文通訊作者、西北大學地質系教授張志飛介紹。

近期,張志飛教授指導的博士研究生張志亮在陜南鎮巴縣小洋鎮小洋剖面燈影組西蒿坪段的碎屑灰巖中,通過酸蝕處理方法,發現了幾塊毫米級的微體化石。研究發現,這些微體化石是地球已知最早的苔蘚動物化石。

“這一結果將苔蘚動物的地質歷史從奧陶紀前推到寒武紀大爆發早期,將苔蘚動物的地質歷史前推至少5000萬年。”張志飛說。

研究人員利用掃描電鏡、X射線斷層掃描技術分析發現,這些化石呈現雙向薄板狀網狀,背對背兩面覆有表皮細胞分泌幾丁質蟲室。蟲室缺乏明顯的礦化,縱向5列或7列交替排列,模塊化幾何特征清晰、可辨,兩側對稱,整體外形呈圓錐狀?;芯勘砻?,兩側動物群落精致的幾何分布模式和嚴格的等級制度起源于5.3億年前,是寒武紀大爆發重要的生態創新。

同時,通過52個特征、18個類群和2個外群的最大簡約法和貝葉斯分支系統學分析研究表明,寒武紀苔蘚動物為苔蘚動物的基干類群,代表最原始祖先類型。對此,張志飛解釋道:“這意味著兩側動物模塊化生長和規則的群落分布比想象的要早得多,提出現代苔蘚動物可能起源于群居的祖先類型而不是單體生活祖先。”

張志飛表示,在燈影組西蒿坪段泥質灰巖中發現的化石表明,寒武紀苔蘚動物與后期屬種相似,適宜在清澈的硬底質環境中生活,從而揭示了泥頁巖中保存的特異型化石庫中缺乏苔蘚動物化石的原因。

“該發現為地球動物樹成型和寒武紀生命大爆發提供了新的證據,表明特異型化石的研究并不能完全揭示地史上生命演化的歷史過程,還需要其他化石的約束和補充,該化石的發現為地球后生動物門類的起源和演化提供了新的時間框架。”張志飛說。

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