地球上最古老的生命是什么样的？为何突然消失？

Daphane

來源: 新浪科技



纳米比亚是为数不多记录了埃迪卡拉纪和寒武纪之间过渡时期的地方之一

　　新浪科技讯 北京时间1月22日消息，当复杂生命在远古地球上出现时，它们看起来与我们今天所知的一切生命都截然不同。
　　在加拿大纽芬兰岛的东南端，崎岖的悬崖耸立在海面上。这些嶙峋的岩石被称为“误导点”（Mistaken Point）。之所以取这么个名字，是为了向许多在此遇难的船只致敬。历史上，许多水手曾将这里“误认为”附近的雷斯角，继而转弯向北行驶，使他们的船在不久后就撞上礁石。如今，这些陡峭的悬崖之所以出名还有另一个原因：它们处于一场争论的中心，而这场争论或许能解开地球上最大的谜团之一——复杂生命是何时开始以及如何演化的。




在大约5.4亿年前的“寒武纪大爆发”期间，生命变得更加广泛和复杂

　　“在岩石周围行走，你会发现它们表面覆盖着成千上万的化石，”牛津大学的古生物学家弗兰基·邓恩（Frankie Dunn）说道。
　　这些化石从约5.7亿年前的埃迪卡拉纪（Ediacaran）保存至今，当时一系列的火山爆发使海底覆盖上了火山灰，为当时的生命提供了“快照”。邓恩说：“我觉得这就像在庞贝周围散步，你可以看到生活在那里的生物的鬼魂被火山灰掩埋；这真是一种不可思议的体验。”
　　这些埃迪卡拉纪化石预示着地球历史上一个分水岭时刻。在此前的40亿年里，海洋一直是单细胞微生物的保留地，但突然之间，其中却充满了新的复杂生命。而且，这些生命简直太奇怪了！它们与我们今天看到的生命形态完全不一样。




纳米比亚的地貌为研究5.6亿年前的环境提供了诸多线索

　　有些，比如叶状形态类生命（rangeomorphs），形似巨大的带叶蕨类植物。另一些则类似灌木，或者说类似卷心菜形状。许多生物看起来像没有形状的囊，或者像绗缝的薄枕头，还有一些看起来像巨大的海笔。
　　“大多数埃迪卡拉纪动物的身体柔软，有些湿润，”美国范德堡大学的古生物学家西蒙·达罗克（Simon Darroch）说，“形成贝壳或骨架的能力直到埃迪卡拉纪末期才出现。”这些奇怪生命形态及其身体构造一直困扰着科学家，他们一直在努力将这些生物放到生命演化树中。
　　“在历史上的不同时期，我们曾认为它们都是某个类群，或者都是另一个类群，”达罗克说，“在某种程度上，它们都是水母；而从另一个角度看，它们又都是一类被遗忘的，已经消失的动物生命，早已灭绝。在过去20年里，证据越来越明显，它们可能代表了各种各样的生物体和生物群，其中一些属于动物。”



西伯利亚是另一个可以让人轻易获取遥远过去时光胶囊的地方

　　可以确定的是，这些动物至少比5.41亿年前的“寒武纪大爆发”早了大约4000万年。寒武纪生命大爆发是一场相对短期的进化事件，当时的动物化石记录中突然出现了一些可识别的身体部位，比如鳍、腿、壳和骨骼等，并显示绝大多数动物“门”都在这一时期出现。换言之，现代动物的祖先大多可以追溯到这一时期。
　　然而，埃迪卡拉纪生命的最大谜团在于，它们经历了什么？它们曾经一度兴旺发达：从俄罗斯到澳大利亚，从纳米比亚到中国，世界各地都发现了叶状形态类生命和其他动物的化石。然而，在它们首次出现约3000万年后，就突然从化石记录中消失了。
　　寒武纪生命的崛起
　　查明真相的关键可能在于纳米比亚南部一个名为“纳马群”（Nama Group）的化石群。大约5亿6千万年前，地球刚刚经历了一次冰河时代，正在开始解冻，这个地区被冰川水淹没，形成了一片浅海。现在，你可以向任何方向行走数百公里，看到曾经生活在那里的动物记录，就呈现在岩石表面。
　　该遗址之所以引人注目，是因为它是为数不多记录埃迪卡拉纪和寒武纪之间过渡时期的地方之一。在地球生命史上，这段时期显得尤为动荡。
　　2013年，达罗克在纳马沉积物中发现了大片非常类似洞穴的地形，表明一些早期动物曾在这里觅食，并搅动着海底。
　　“大多数埃迪卡拉纪生物是相当简单的动物，它们不会四处移动，做的事情也很有限，而且它们倾向于生活在离食物来源很近的地方，比如在海底发现的黏稠的微生物垫，”达罗克说，“然而，从5亿4千万年前开始，在纳米比亚，不同穴居行为的强度和多样性都在稳步增加，这表明这些动物更加灵活，它们觅食的方式也变得更加聪明。”
　　达罗克认为，这些更加现代、更具有寒武纪风格的动物的到来，可能以埃迪卡拉纪生物不喜欢的方式改变了环境，比如搅动沉积物和干扰微生物垫，导致埃迪卡拉纪生物更难获取食物。沉积物中的一些洞穴看起来也和海葵形成的洞穴一模一样。海葵是一种食肉动物。如果当时有类似的捕食者，那无疑将为埃迪卡拉纪生物敲响丧钟，它们将无法逃脱。
　　然而，其他科学家对这一理论表示怀疑。英国爱丁堡大学的碳酸盐地球科学教授蕾切尔•伍德（Rachel Wood）表示：“这些生命形态愉快地共存了数百万年，而且有证据表明，它们本来就生活在不同的海域，因此不一定会在生态上发生相互作用。”
　　灾难性事件
　　科学家们越来越认同的另一种观点是，海洋含氧量的下降可能导致了地球上第一次大规模的生命灭绝，其规模之大，可以和小行星撞击地球导致恐龙灭绝的事件相提并论。
　　通过测量不同类型铀在沉积岩中的相对含量，地质学家可以计算出数百万年前海洋的氧含量。当周围的水含氧量低时，岩石会吸收较重的铀；而当含氧量高时，岩石会吸收较轻的铀。通过这种方法，科学家们发现，在埃迪卡拉纪时期，海洋中的氧气含量波动很大。在第一批动物出现之前不久，氧气含量是上升的；而在它们灭绝前不久，氧气含量则呈下降趋势。
　　一项研究计算得出，当时海底被低氧（缺氧）水覆盖的比例可能已经上升到60%至70%。相比之下，现代海洋的这一比例约为0.1%。
　　参与这项研究的弗吉尼亚理工大学古生物学家和地球生物学家肖树海教授表示，有定量证据表明，当时海洋缺氧状态在全球范围内扩大，在时间上与埃迪卡拉动物的消失密切相关。
　　当缺乏氧气的海水慢慢漫过最初动物生命繁盛的浅海时，一些物种可能比其他物种更能适应。肖树海教授指出，许多埃迪卡拉动物是固着的，意味着它们不能移动，因此如果有快速的环境变化，它们将无法适应，更容易灭绝。如果是移动的动物，就如许多寒武纪动物，它们有更好的机会移动到“氧气绿洲”，比如含氧量较高的小片区域，或者浅水的氧气避难所。不管埃迪卡拉纪生物衰落的原因是什么，它们的消亡实际上可能为后来的寒武纪动物大爆发铺平了道路。
　　“观察任何一个地质时期，你经常会发现这样的翻转事件，在灭绝速率上升之后，物种形成速率也随之上升，这似乎就是生命的发展过程，”蕾切尔·伍德说，“一旦生命演化至占据了某个生态位，要让它们消失就必须付出巨大的能量。因此，如果发生了某些事件，移除了这些生命形式，这意味着其他生命有机会演化出来，再次占据这些生态位。”