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1、5.4亿年前！谁在地球上踩下第一个“脚印”

■本报记者 沈春蕾

在亿万年前的远古时期，原始动物在地球上留下了怎样的活动印记？日前，在中国三峡埃迪卡拉纪地层，发现距今5.4亿多年前的动物足迹化石的消息引起国内外关注。化石的发现者是由中国科学院南京地质古生物研究所和美国弗吉尼亚理工大学组成的早期生命研究团队。

早期生命研究团队成员、中科院南京地质古生物研究所研究员陈哲告诉《中国科学报》记者：“我们发现的具有附肢的后生动物形成的足迹，代表了地球上最古老的足迹化石。”

埃迪卡拉生物群“困境”

埃迪卡拉纪是多细胞生物演化的早期阶段，先后出现了蓝田生物群、瓮安生物群、庙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广、最为典型的化石组合。

埃迪卡拉生物群是寒武纪动物大辐射前夕最重要的复杂生物群，自20世纪40年代在澳大利亚首次发现以来，已经在全世界发现了30多处，但唯独在中国没有发现。

我国几代地质学家一直在努力寻找这一独特的生物群，终于在2011年的夏天，中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在三峡地区发现了埃迪卡拉生物群，陈哲就是当时的发现者之一。

他告诉《中国科学报》记者：“埃迪卡拉生物群虽然在世界上广泛分布，目前已报道超过了200种，但其生物属性和亲缘关系一直争议很大。”

多数学者认为，埃迪卡拉生物群是后生动物的早期代表，而有不同观点认为它们可能属于真菌、地衣、原生生物，甚至有些学者认为它们与现生的生物截然不同，是一次失败的演化实验，称之为“文德生物”。

这让埃迪卡拉生物群陷入“困境”。陈哲解释道，埃迪卡拉生物具有“分形”的特征，并非真正身体分节；绝大多数为底栖固着生长，缺少主动活动能力，没有头、尾、附肢、眼、口等其他两侧对称后生动物的特征。“这些生物至寒武纪几乎全部灭绝，在现生的门类中很难找到相似的生物。”

来自遗迹化石的线索

在寒武纪开始的2000多万年间，几乎大部分现生动物的门类已经出现，而在早期更为古老的地层中，长期以来没有找到其明显确切的祖先化石，似乎这些生物在寒武纪开始突然出现，称之为寒武纪生物大爆发。

而分子生物学证据显示这些生物门类出现的时间更早，两侧后生动物应该在埃迪卡纪就已出现。陈哲遗憾地说：“但是我们缺乏可靠的化石证据。”

目前，关于埃迪卡拉生物群研究的另一条古生物学线索，来自遗迹化石。

这里的遗迹化石是指地质历史时期的生物，在沉积物表面或沉积物内部产生的各种生命活动记录，也就是生物成因的沉积构造，包括足迹、移迹、潜穴、钻孔和粪化石等。

“遗迹化石与实体化石相比，它们的埋藏环境各有偏好。在埃迪卡拉纪由于生物多为软躯体，所以遗迹更容易保存为化石。”陈哲说，遗迹化石一方面可以提供生物体的体型特征，另一方面可以提供生物的行为学特征，这点在前寒武纪化石的研究中尤为重要。

陈哲说：“现生的动物门类繁多，我们见到的多数都是两侧对称的后生动物。而生物两侧对称的体制产生，是生物演化中非常重要的事件。”

两侧对称的体制即使动物形成了两侧对称——形成背腹、前后和左右之分，动物的运动从不定向趋向定向；神经系统和感觉器官也逐渐集中于身体前端，这些变化促进了动物头部化的产生；促进生物分节，为更高演化等级奠定了基础，使得动物对外界环境的反应更加迅速、准确。

早期生命研究团队开展此研究的目的就是探寻两侧对称动物的早期祖先，确定动物何时拥有了两侧对称的体型。

寻找造迹生物化石

一般的埃迪卡拉纪遗迹化石个体较小，以形态简单、不具有分支的平行层面的爬迹或潜穴为特征，主要由一些类似蠕虫类的软躯体生物形成。

“我们团队在三峡雾河地区长期进行埃迪卡拉生物群化石的挖掘工作，采集了大量的实体化石，同时也收集了丰富的遗迹化石。”陈哲回忆道，“2013年，我们发现了一块较好的遗迹化石，最大宽度近2厘米，个体较大，形态较为复杂。”

早期生命研究团队的化石点位于宜昌市三斗坪雾河村，这里埃迪卡拉纪地层分布广泛。陈哲说：“遗迹化石采集于灯影组石板滩段的灰岩中，与埃迪卡拉化石共生。”他还指出，雾河的化石具有V字形的序列，可见生物具有分化的附肢，而每个序列中的不同位置的凹坑，代表不同的附肢。

陈哲以节肢动物蟑螂为例，讲述了动物如何形成这些足迹。“蟑螂一侧两条腿和另一侧的一条腿形成三点支撑，其余附肢前移，交替前进，因此节肢动物的运动就形成一些形态特别的行迹。”

早期生命研究团队认为，三峡足迹的造迹生物可能是节肢动物或环节动物，而之前报道最早的具有附肢的动物的化石记录为寒武纪早期的遗迹化石。陈哲说：“我们的化石将这个记录提前到了埃迪卡拉纪。”

目前，三峡地区发现的化石是已知最古老的足迹，早期生命研究团队就此推断造迹生物可能是节肢动物、环节动物，或是它们的祖先，表明具有附肢的两侧对称后生动物在埃迪卡拉纪已出现，拉开了寒武纪大爆发的序幕。陈哲表示：“下一步，我们希望能早日发现实体化石。”

《中国科学报》 (2018-06-25 第6版 院所)

2、为什么埃迪卡拉生物群奇妙无比

这是存在于大约6亿年前的生物类群，地质学上称为维德时代。由于那时候还没有什么天敌威胁着它们的生存。随着维德时代的结束，寒武纪的到来，多细胞动物出现了，它们长出了爪、螯等坚硬的武器，开始了捕食生活，这样一来，埃迪卡拉生物群就成了这些动物的食物，很快就从地球上消失了。

有这样一类生物，它们的形状或圆形、或叶形，有的甚至有着类似于植物的根、茎、叶一样的结构，但它们肯定不是植物，因为从组织构造上来看，这一类生物有着类似于腔肠动物的结构。可是，如果把它们说成动物，似乎也没有道理，因为它们连最起码的口、肛都没有，甚至也没有运动的能力，那么，这些东西到底是什么呢？

1946年，澳大利亚科学家施普里格斯在澳洲中部进行地质调查时，在阿德莱得北方一个名叫埃迪卡拉的地方，发现了一个特殊的生物类群化石。令人感到奇怪的是，这些生物没有任何的骨骼构造，只有柔软的肉体，而且其中大部分呈扁平状，不少体长达到了1米以上。可能是受到了风暴的突然袭击，这些生物被沙埋在了地层中，天长日久，在特殊的环境条件下，沙粒把它们的形状刻在了化石上，使得今天的人们有机会着到这种不可思议的生物。

经过仔细的研究，科学家们发现，这是一类存在于大约6亿年前的生物类群，地质学上称为维德时代。由于那时候还没有什么天敌威胁着它们的生存，所以，这些没有骨骼的生物能够躺在海底，随波摇摆，利用皮肤的作用，或者从海水中摄取有机物和氧，或者与其他低等生物共生，过着无忧无虑的日子。随着维德时代的结束，寒武纪的到来，多细胞动物出现了，它们长出了爪、螯等坚硬的武器，开始了捕食生活，这样一来，埃迪卡拉生物群就成了这些新生动物的美味佳肴，很快地就从地球上消失了。

埃迪卡拉生物群告诉我们，在很久很久以前，地球上曾经有过一类非常特殊的生物，它们与我们今天看到的动物、植物、微生物都大相径庭，科学家给了它一个特有的名字，叫做“维德生物界”。

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