走进消失的埃迪卡拉动物王国

打开文本图片集

“一个八臂造型的东西，看上去更像是某个现代党派的徽章，而非是比第一只恐龙出现还要早3亿年时，统治海洋的远古生物。”2008年10月30日，美国著名的Discbvery网站上的一则报道，在国际古生物学界引起了巨大震动。而引发这一震动的化石，则来自千里之外的中国贵州江口县翁会村一个无名的小山坡。

化石上的奇特生物

2004年4月的一个阴雨天，贵州大学资源与环境工程学院古生物及生物成矿研究所所长赵元龙，带着同事喻美艺以及贵州103地质队的何明华等人，来到江口县桃映乡翁会村的一处小山坡上做常规的田野考察。

当大家围着山坡上的一堆岩石敲敲打打时，他们并没有想到，自己会由此敲开一个5亿年前动物王国的大门。

在几块敲开的岩石上，赵元龙无意间发现了一个奇特的生物图案：那是一种椭圆形的螺旋状生物，其直径约有2.5～4厘米。再仔细一看，赵元龙发现这个螺旋状的生物实际上是由八条“手臂”盘旋而成，样子有点像水母，却比水母小很多。化石上这种外形奇特的生物，顿时引起了他的注意——它们到底属于哪一种生物？是动物、藻类，还是真菌？

回到实验室后，赵元龙以及研究小组的成员们对这种化石进行了进一步的研究和测定。由于化石上生物的外形与著名的仙女座大星云非常相似，研究人员给它起了一个美丽而富有诗意的名字：“八臂仙母虫”。

根据采集化石的岩石层年份，赵元龙初步确定了这几块八臂仙母虫化石的年代距今5.6亿年，也就是说，这种生物属于埃迪卡拉动物。

地球上最早的复杂多细胞动物

埃迪卡拉动物？那可是在国际古生物学界大名鼎鼎的一种生物，同时也是迄今已知的世界上最早的复杂多细胞动物。

古老的埃迪卡拉动物第一次进入人们的视野，是在1947年。这一年，科学家在澳大利亚中南部埃迪卡拉山地的末远古系庞德砂岩层中，首次发现了这群奇特生物的印痕化石，并将它们命名为“埃迪卡拉动物”。如今，埃迪卡拉动物的印痕化石已广布全球，在世界30多个地方被发现。

最初，科学家们未能确定埃迪卡拉动物所处的时代，后经测定为前寒武纪时期。大约在距今8.5亿—6.3亿年前的前寒武纪成冰纪末期，大量冰川融化，地球回暖，埃迪卡拉动物开始首次在地球上出现，并在距今约6.3亿—5.4亿年前的埃迪卡拉纪走向高峰。但是，在随后的寒武纪早期，生命大爆发、生物多样性剧增之际，它们却走向了灭绝。

埃迪卡拉动物在成冰纪末期的大量出现，是多细胞生物在地球环境中的第一次大扩张。那时全球冰期刚结束不久，海平面逐渐下降，形成了大面积的浅海海滩，为海洋多细胞生物提供了多样的生存环境，也使埃迪卡拉动物得以大量繁衍。

20世纪最惊人的科学发现之一

埃迪卡拉动物化石是迄今为止人们发现的最古老、最原始的生物化石之一，同时，也是在太古地层中发现的最有说服力的生物证据。尽管其形态、结构都很原始，但它们仍被认为是20世纪国际古生物学上最重大、最惊人的科学发现之一。

这一发现使科学界摒弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物（指相对于原生动物的各种多细胞动物）化石的传统观念，初步解开了寒武纪生命大爆发之谜，证明在寒武纪之前，已有不少多细胞的无脊椎动物存在，它们不是到寒武纪才突然大量出现的。

作为地球上首次出现的庞大而复杂的动物群，埃迪卡拉动物的发现，给古生物学家和地质学家们增添了许多困惑。

第一，埃迪卡拉动物是没有矿化的外壳和骨骼的软躯体生物，却在通常不易保存化石的石英砂岩中被发现，并呈现三维立体形态，这在此后5亿年的地球历史上是从未有过的。

其次，埃迪卡拉化石个体大、形态多样，但没有现代动物所具有的嘴、骨骼，更缺乏动物通常所具有的进行运动、取食和消化等功能的器官。

因而，对于埃迪卡拉动物的属性，起初科学家们提出了许多截然不同的观点。有的科学家认为埃迪卡拉动物属于真菌，也有其他观点认为它们是地衣、原核生物或原始多细胞动物，甚至有人说它们属于一个与现今生物界没有任何亲缘关系的独立生物界。

长相怪异的埃迪卡拉动物

对已发现的化石群的研究表明，埃迪卡拉动物主要是腔肠动物，包括水母类和海鳃类，有少数是环节动物、节肢动物等。

埃迪卡拉动物是一群软躯体生物，没有坚硬的壳或骨骼，没有各司其职的复杂器官。它们具有两个胚层，与现在最原始的两胚层腔肠动物相似。其身体结构是呈辐射对称的，不像现今大多数动物那样呈两侧对称。

在今天的人们看来，埃迪卡拉动物有着怪异的长相：它们呈现出古怪的管状和藻体状；身形扁平，多呈椭圆形或条带形，具有平滑的有机质膜：一般有几厘米大小，个别生物的个头甚至长达1米以上。

埃迪卡拉动物之所以身形扁平，和它们生存的环境密切相关。

它们所生存的那个遥远年代，大气中的含氧量仅有1%左右，大约只有今天大气含氧量的7%。德国古生物学家赛拉赫（A.Seilacher）认为，由于氧气稀少，埃迪卡拉动物群依靠扩大体表面积来获取更多氧气，以维持生命。

那时，大气臭氧层很薄或尚未形成，屏蔽太阳紫外线的能力不强，照射到地面和海面的紫外辐射十分强烈，海水中的蓝绿藻因而生长茂盛。这为埃迪卡拉动物群提供了丰富的食源，使它们迅速发展并占领了全世界的浅海水域，由此拉开了前寒武纪时期原始多细胞动物发展的重要一幕。

埃迪卡拉动物的第一个完整个体

当然，八臂仙母虫之所以会成为轰动国际古生物界的“明星”，并不仅仅因为它属于古老的埃迪卡拉生物。要知道，目前全世界有4个地方是埃迪卡拉生物化石的“聚集区”：澳大利亚、纳米比亚、纽芬兰和俄罗斯。但在这些地方发现的埃迪卡拉生物化石，全都是印痕化石。

所谓印痕化石，是指生物遗体被完全埋葬前在沉积物中留下的印迹，由于埋葬时遗体业已消失，岩层中并未留下除印痕外的其他痕迹，因此其形状比较模糊，只能看清大致的轮廓，虽然能反映生物的一些特征，却无法辨清其内部结构。

而这一次，赵元龙等人在贵州江口所发现的八臂仙母虫化石，却非常完整。它不仅是目前全球发现的埃迪卡拉动物群的第一个完整个体，同时也是我国发现的最早动物成体化石。

贵州虽然素有“古生物王国”的美誉，在著名的瓮安生物群中也曾出现过包括海绵动物、腔肠动物等早期动物类群在内的世界上最古老的化石动物群，但大多是以动物卵或胚胎的形式保存下来的，人们只能借助显微镜才能看清它们的“长相”。

八臂仙母虫化石的出现，使早期动物的研究放大到厘米的尺度，让人们无需通过显微镜，便能直接通过肉眼领略古老的埃迪卡拉动物的风采，因而，对进一步的研究有着极为重要的意义。

正当赵元龙和他的“八臂仙母虫”研究小组开始着手进行深入研究时，2006年6月17日到21日，第二届国际古生物学大会在北京大学召开。“八臂仙母虫”研究小组成员之一、中国科学院南京地质与古生物研究所研究员朱茂炎参加了此次会议。

会上，朱茂炎与来自澳大利亚的古生物专家乔·格林交流了关于八臂仙母虫的研究，他说：“我们在贵州江口发现了一块不明身份的化石，和你在南澳发现的印痕化石同属埃迪卡拉纪，这两者之间是否存在什么关系？”格林听后十分惊讶，两人当即拿出化石进行对比，发现二者的结构十分类似。

之后，来自澳大利亚、美国和中国的众多科学家对两处化石进行了多次对比研究，最终确定：贵州江口发现的由有机碳膜保存的化石，与南澳石英砂岩中发现的印痕化石属于同一种生物，这种生物属于在动物演化早期阶段出现的大量双胚层动物类型中的一类。同时，这也是目前全球唯一发现的同一种埃迪卡拉动物化石以截然不同的方式，被保存在两种不同的环境中。

对八臂仙母虫的最新研究，不仅表明埃迪卡拉化石中的一部分属于动物，也表明双胚层动物的造型在动物演化早期阶段更加多样化；同时，由于八臂仙母虫与现代海洋中的珊瑚、水母和海葵等动物之间存在一定的相似性，具有某种“亲属”关系。因此，这一发现也在埃迪卡拉动物群与现今的动物界之间建立起某种联系，将有助于进一步揭开埃迪卡拉动物之谜。

没有嘴的八臂仙母虫

在今天的自然界，生物之间的生存法则往往是弱肉强食、优胜劣汰，然而埃迪卡拉动物所生存的那个遥远年代，却被许多科学家描述为一个没有相互捕杀的“埃迪卡拉花园”。

有科学家认为，那时的原始海洋中，肉食性动物尚未出现，生态竞争还不激烈，埃迪卡拉动物平静而悠闲地生活着，大家彼此之间没有捕食，也不用绞尽脑汁去琢磨防卫方法，相处融洽而友善。

对八臂仙母虫化石的进一步研究，证实了科学家的这种描述。

在显微镜下，研究人员发现，八臂仙母虫有着奇特的旋臂，这些旋臂在动物活着的时候是椎状的，但在化石形成过程中被压扁了。旋臂是致密的碳质实体，最大宽度可达2毫米，厚度接近1毫米。旋臂的一端汇聚在盘体的中央，另一端互相叠置，并在盘体边缘形成封闭的环状。研究人员推测，这可能意味着此种动物的旋臂被一个扁平的囊膜包裹，而旋臂之间充满流动的有机质。

研究显示，八臂仙母虫是一种非常“文静”的动物，平时栖息在海底。它们的八只旋臂并不像章鱼那样显露在外面，而是盘旋在一起。它们身上没有口、肛门和消化道等器官，也没有任何口孔或触手。每当感到饥饿、需要进食时，它们会非常“文雅”地用旋臂的表皮细胞无声无息地吸附海底的微生物，然后美餐一顿。

因此，有许多研究者认为，正是由于八臂仙母虫和其他埃迪卡拉动物的这种“与世无争、爱好和平”的个性，导致了它们无法适应环境的演变，最终走向灭绝。

埃迪卡拉花园的覆灭

在距今5亿多年前的埃迪卡拉花园时代，埃迪卡拉动物虽然没有天敌，但依然面临着非常严峻的生存问题：由于海水中含氧量稀少，可供埃迪卡拉动物获取的“口粮”日渐减少。

要获取更多的“口粮”，就必须增强呼吸、摄食等重要生理功能。而这，就需要通过扩大生物体摄食和呼吸器官的表面积来实现。

具体的来说，有两种途径：一种是向外尽量扩展自己的体表面积，让呼吸和摄食都通过更大的表面皮肤来进行。这种方法比较简单，现在的绦虫等寄生虫采用的就是这种方法。另一种则比较复杂，要通过上百万甚至千万年的进化，发展出功能专一高效的内部器官，通过内脏的分支和褶曲来增加器官的表面积，达到增强呼吸和摄食的需要。这一办法虽然需要花费很长时间，却可以让生物体更从容地应对环境变化和生存竞争。现在地球上的大部分动物，采用的都是这种方法。

“爱好和平且颇为懒惰”的埃迪卡拉动物选择了前一途径。它们把身体无限地扁平化伸展。然而，增大的躯体又需要更多的营养，而摄取更多营养又必须进一步让躯体伸展变大。在这种没完没了的循环中，它们把自己越摊越大。

最终，埃迪卡拉动物为这次“偷懒”付出了惨重代价——过于简单地应对大自然的考验，使它们在“寒武纪生命大爆发”之前，在距今约5.4亿年前就走向了灭绝。留给世人的，是一个失败的演化故事和那些被掩埋在数亿年时光中的化石。（责任编辑/任玉梅）