澄江拟管虫复原图 (图片由作者提供)
近日,《英国皇家学会会刊B》发表西北大学地质系课题组联合英国杜伦大学马丁·史密斯教授的最新科研成果。该研究聚焦寒武纪早期澄江化石库中澄江拟管虫,表明隐居型环节动物在寒武纪大爆发时期已出现。这一发现将环节动物现代类群——蛰龙介虫目的时间,从石炭纪前推到寒武纪早期,时间提前至少两亿年。
地球生命有38亿年的历史,5.6亿—5.2亿年前的寒武纪大爆发将地球划分为隐生宙和显生宙,成为地球演化的重要分水岭。长期研究认为,寒武纪大爆发诞生了地球动物树的基本框架和现代动物门类的根。4.8亿年奥陶纪之后,各门类的纲、目、科、属、种才大量出现,导致地球动物树开始枝繁叶茂。
在西北大学早期生命研究所长期积累的15个标本基础上,科研人员对该类化石进行了重新研究。在昆明海口耳材村剖面,舒德干院士1998年带领团队采集到最完美的标本,研究表明,早期认为的帚虫动物事实上属于形态高度演化的多毛类环节动物扇毛虫。环节动物的隐居型起源于寒武纪早期。
科研人员发现,澄江拟管虫化石虫体是蠕虫型,包括圆柱形的躯干和可伸缩的前区,即吻部。吻部既可收缩也可膨胀,膨胀时表面具有明显的瘤突,收缩后前端长有两个相对排列的马蹄形结构,边缘长有小触手。拟管虫化石虫体有体腔,腔内有消化道,咽部之下为肠道,肛门位于蠕虫身体后末端,碎屑取食或沉积取食。
形态和谱系分析表明,澄江拟管虫属于高度演化的环节动物,隶属于隐居型丝鳃虫类。如果现代环节动物在寒武纪多样性已经很高,而其冠群化石却十分稀少,这似乎存在很大矛盾。据此推测环节动物在寒武纪的环境耐受度或生态幅较窄,特异型化石(指化石保存状况好,一般生物的器官构造和软组织都能保存)保存的环境并不适宜冠群环节动物生活。如果是这样,特异型化石库沉积就并非人们期盼的那样,完全代表着寒武纪的生命群落。
进一步研究表明,寒武纪大爆发并非只出现动物门级干群祖先类型,酷似现代海洋的动物属种也突发性出现在5.2亿年前的海洋中。这也表明有些现生动物门类的大多数类型,如环节动物可能并非在特异型化石保存的环境中生活。因此,特异型化石库并不能完全揭示地球生命演化的历史过程,尚需其他古环境化石的约束和补充,这为进一步探索现生动物类群的化石空白提供了新思路。