5亿年的化石，揭开进化的关键谜团

在大约5.2-5.5亿年前，在一个被称为寒武纪大爆发的事件中，第一批构建出坚硬稳固的骨骼的动物，在地质学上一眨眼的功夫里，突然出现在了化石记录中。

这些早期化石中有许多是构造简单的空心管，长度从几毫米到数厘米不等。然而，究竟是什么样的动物制造了这些骨骼，几乎完全是个谜。这是因为，软体部分在化石记录中通常极为罕见，从而让研究人员无法确认那些古老的生物如何对应到今天仍然存活的主要动物群。

直到最近，在中国云南省东部发现的一批保存异常完好的化石，让研究人员能够揭开地球生命进化过程中的一个世纪之谜。研究结果揭示了第一批长出骨骼的动物是什么样子的。论文已发表在《英国皇家学会学报B》上。

保存完好的化石

新收集的5.14亿年前的化石来自云南昆明，包括了4个粗纹岗头村虫（Gangtoucunia aspera）标本，它们的软组织仍然完整，包括肠道和口器。这是因为，在这里，厌氧（缺氧）条件限制了通常那些可以降解化石中软组织的细菌的存在。

这些软组织的存在让研究人员异常兴奋。标本显示，这个物种的口边有一圈长约5毫米的光滑、不无分枝的触手。这很可能用来刺杀并捕获猎物，比如小型节肢动物。这些化石还显示，有一个一端封闭的肠道（只在一端开口），被分割成内部空腔，充斥着整个管子的长度。

化石标本（左）和保留的软组织示意图（右）。（图／Luke Parry and Guangxu Zhang, Oxford）

这些特征如今只有在现代水母、海葵和它们的近亲（被称为刺胞动物）中发现。

之前科学家曾猜想，岗头村虫与环节动物（蚯蚓、多毛类以及它们的近亲）之间的关系。而新的标本纠正了这种错误，它们清楚地表明，岗头村虫的身体具有一个光滑的外表和一个纵向分割的肠道，而环节动物则有分节的身体，带有有横向的身体分割。

粗纹岗头村虫化石的形态、组成和附生结构。（图／Zhang, G. et al., Proceddings of the Royal Society B, 2022）

根据研究人员的说法，岗头村虫看起来很像现代水螅型钵水母（scyphozoan jellyfish polyp），一种坚硬的管状结构固定在底层基质上。触手的口会伸到管子外面，但也可能缩在管子里面来躲避捕食者。

然而，与现存的水螅型水母不同的是，岗头村虫的管由磷酸钙制成，这是一种构成人类牙齿和骨骼的硬矿物。随着时间的推移，动物使用这种材料来构造骨骼的情况已经越来越少见。

岗头村虫重建。（图／Xiaodong Wang）

这项研究告诉我们，这些简单动物是最早建立硬骨骼的动物之一，它们的硬骨骼构成了大部分的已知化石记录。

惊人的发现

有科学家评价道，这确实是一个百万分之一的发现。这些神秘的管经常在数百个个体组成的群体中被发现，但是直到现在，它们还被视为“有问题的”化石，因为科学家没法对它们进行分类。

由于这些非凡的新标本，进化之谜的一个关键部分已经被牢牢地固定下来。

尽管这些化石清晰地表明，岗头村虫是一种原始的水母，但这并不排除其他早期管状化石物种看起来非常不同的可能性。从云南省的寒武系岩石中，团队之前还发现了保存完好的管状化石，这些化石可以被识别为曳鳃动物（海洋蠕虫）、叶足动物（具有成对的足的蠕虫，与今天的节肢动物密切相关）和环节动物。

管状生命模式似乎在寒武纪变得越来越普遍，这可能是对寒武纪早期日益增加的捕食压力的一种适应性反应。这项研究进一步表明，特殊的软组织保存对我们了解这些古代动物至关重要。

参考来源：

https://www.ox.ac.uk/news/2022-11-02-500-million-year-old-fossils-reveal-answer-evolutionary-riddle

https://cosmosmagazine.com/history/fossils-first-skeletons/

封面图&首图：Xiaodong Wang, University of Oxford