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有人嫌弃男人的乳头除了用来区分正反面,就没什么用了。
但光是这一功能,就可能让很多古生物学家求之不得了。
就曾有这么一种史前生物让科学家花了数十年才弄清它的正反面。
它就是构造以“离奇白日梦”著称的怪诞虫。
自发现以来,它那奇特无比的长相一再弄得科学家团团转。
不光是正反面,就连头和尾都一度搞错了。
直到我国云南澄江动物群的发现才开始纠正。
并且在2015年人类才得以看清和复原它的真身。
大约5.3亿多年前,一场“寒武纪生命大爆发”骤然上演。
地球上突然出现了大规模的新生命,比如节肢、腕足、蠕形、脊索等生物都是那时出现的。
仿佛约好了似的,几乎所有门类现生动物的祖先来了个"集体亮相"。
原本平淡无奇的单细胞世界一跃变为了多门类动物同时存在的繁荣景象。
早期三叶虫被认为是寒武纪的主要生命形式
早在150多年前,这一重大的生物进化事件就让达尔文十分疑惑。
他绞尽脑汁都想不出要如何解释这一现象。
因此,达尔文不得不承认它将会被作为反对其进化论的有力证据。
直到今天,“寒武纪生命大爆发之谜”仍被视为学界的珠峰,无数科学家为此呕心沥血。
寒武纪可再分为早寒武纪、中寒武纪、晚寒武纪。
一位叫沃尔科特的美国古生物学家,当时主要研究的是早寒武纪的地质层。
很幸运,他在1909年7月偶然发现了加拿大的布尔吉斯页岩。
该页岩的时期是约为5.05亿年前的中寒武纪。如今那里是寒武纪大爆发的重要证据。
但很可惜,沃尔科特因人手不足等原因,并没有在此花费太多精力;
尽管如此,他还是从中挖出了六万余件中寒武世的化石标本。
只是还没仔细分析,他就笼统地将它们全部归入了当时已知的门类。
而我们本文的主角怪诞虫化石就是他于1911年挖掘出来的。
它刚出土时看起来像长了刺毛的蠕虫。
这模样倒是蒙骗了沃尔科特,直接将其归为已知的多毛类环节生物。
将近三十年后,英国古生物学家莫里斯(Convay Morris)才重新对其研究。
莫里斯惊讶地发现怪诞虫的身体构型如此特殊,不可能是已知的现代生物。
一般发现化石后,研究者最先要做的是要分清楚它的头尾和正反面,才确定它的形状。
如下图,莫里斯将左侧的球状部分视为怪诞虫的头部,右侧视为尾部。
同时,他将它身体上规则分布的两排刺时当成了用来走路的腿,即视为正面。
而下面看上去只有单排的刺视为腹部,即视为反面。
这些腹部上的“触须”则负责将食物送入口中。
按莫里斯的设想来看,怪诞虫走起来就像走高跷一样。
他认为只有做白日梦才能梦到如此离奇的构造,因而将其命名为怪诞虫。
虫如其名,它真是怪诞到令人摸不着头脑。为何它的头部找不到眼睛、嘴巴等?它究竟属于哪一类生物呢?
这一系列的问题让科学家十分头疼。因为找不到与现存生物的相似点,很多人喊着要为怪诞虫建立新的纲甚至门。
按莫里斯还原的怪诞虫模型
可它长得实在是太奇怪了,大家拿它一点办法也没有,毫无进展。
直到我国云南澄江动物群的发现,才使怪诞虫的研究迸发出新的活力。
不过,我国澄江动物群发现的意义可远不止是揭开了怪诞虫的奥秘。
也许世界上没有一处古生物化石群的发现过程,能如它这般传奇。
澄江帽天山化石最初出土处
1984年7月1日,我国古生物学家侯先光来到帽天山寻找古生物化石。
过去一个多星期,他每天早出晚归却总是两手空空,不免有点失望。
下午3点左右,正在发掘的侯先光一抬脚,鞋跟不慎剐落了一片松动的岩层。
此时,一块形状奇特却又保存完整的化石露了出来。
激动之余,他又陆续发现了三块重要的化石。
后来经鉴定发现,发现的分别是纳罗虫、腮虾虫和尖峰虫化石。而它们都是寒武纪早期的无脊椎动物化石。
这如同打开了一扇古生物宝藏的大门。侯先光等科学家相继发现了近万余块距今5.3亿年的古生物化石标本。
这些化石清晰地向全世界描述了在5.3亿年前的早期寒武纪的壮观场景。
迄今为止,它是世界上时间最早、保存最完整、门类最多的寒武纪化石群。
纳罗虫
澄江动物群被誉为“20世纪最惊人的发现之一”,还于2012年被正式列入《世界自然遗产名录》。
可以说,它是中国奉献给全人类的宝贵财富。因其挖掘的各类动物化石保存得精美又完整,颇具科学价值。
这当中,90%以上还保留了像眼睛、附肢、口器、消化道等软体组织的印痕。
同时还有站立、爬行、进食、钻孔等姿态,以及大量遗迹化石,如粪便、运动痕迹等等。
这都为研究寒武纪早期动物的解剖构造、功能形态、生活习性等提供了重要的化石依据。
而我国澄江动物群中同样发现了寒武纪的怪诞虫化石,且十分清晰完整。
再加上我国科学家发现怪诞虫的近亲并没有长腿。
从1911年到1984年,科学家才意识到我们把怪诞虫的正反颠倒了。
原来莫瑞斯所看到的化石标本只是“怪诞虫”的局部。
原先看上去只有一条“触须”其实是成对用来行走的脚。
之前规则排列的硬棘般的“腿”则是用来保护自身用的棘刺。
简直不敢相信,我们研究了那么久,居然连它的正反面都弄反了。
又过了31年,即到了2015年,一项发表在《自然》的研究才终于分清了怪诞虫的头和尾。
英国剑桥大学学者马丁史密斯(Martin Smith)等人通过电子显微镜分析博物馆藏中的数十个怪诞虫化石。
他们终于识别出该生物的头部,并拼凑出它的身体结构,还原了它的外形。
过去一直被认为是怪诞虫的头部,但实际上是动物的内脏被挤压出来形成的化石。
也就是说,它不光是上下颠倒长,前后也完全对调。
其实触角有两排,向下支持身体;而尖刺是向上的!
而眼睛与嘴巴都长在之前人们以为是尾部的地方。
在显微镜下,他们发现那里不光能看到眼睛,还能看到怪诞虫正在咧着嘴笑。
这明确地说明它的“尾部”就是头部了。
总结起来就是,怪诞虫长有一对单眼、一张嘴,其前肠有板覆盖、拥有环形齿。
但初步推测它的单眼只能感光,视觉非常差。环状分布的带刺牙齿有助于进食浮游生物。
那些特殊的爪子也可能是怪诞虫的武器,以此捕捉寒武纪时期的小猎物。
至此,人类总算给怪诞虫的外形给出了一个合理的解释。
通过分析,他们发现怪诞虫口部和节肢动物的共同祖先相似。
此外,他们认为“天鹅绒虫”可能是怪诞虫的后代,并非之前所预料的那样无后代。
研究者解释称两者的每只爪好像洋葱,有2至3层角质层互相叠着。
这代表在脱表前已长出新爪,而这特征并无在其他动物身上发现。
天鹅绒虫
另一份对“怪诞虫”脚爪的研究显示,它可能与霍式不死虫有些“亲戚关系”。
至于怪诞虫的分类还存在很大的争议,它的研究也在不断进行中。
目前来说,它被部分科学家认为是有爪动物门的祖先,但也有科学家认为其可能较接近于节肢动物门。
迄今为止,距离怪诞虫化石被挖掘出来已有上百年的时间了。
科学家花了73年人类才分清它的正反面,又花了31年才弄清楚头尾。
这对我们普通人来说,这几乎是不敢想象的事。
但对古生物学家而言,或许就是家常便饭了。
他们或许穷尽一生,还不见得能窥知到几亿年前一只小虫子的秘密。
但正是要有这样如普罗米修斯盗取天火的勇气与执着,才能为我们揭开生命的答案。
*参考资料
Hallucigenia. Wikipedia on 23 June 2018, at 21:19 (UTC).
Zimmer, Carl (July 2, 2015). "The Cambrian Explosion's Strange-Looking Poster Child". New York Times. Retrieved July 2, 2015.
Face of the 'worm spider' revealed: 505-million-year-old ancestor of arachnids and insects had needle-like fangs and beady eyes By RICHARD GRAY FOR MAILONLINE
澄江动物群进化生物学研究[J].中国科技奖励,2017(06):63.
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