原標(biāo)題：誰(shuí)在地球上踩下第一個(gè)“腳印”？

陳哲

日前,，在中國(guó)三峽埃迪卡拉紀(jì)地層,，發(fā)現(xiàn)距今5.4億多年前動(dòng)物足跡化石的消息引起國(guó)內(nèi)外關(guān)注,。化石的發(fā)現(xiàn)者是由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)組成的早期生命研究團(tuán)隊(duì),。

■本報(bào)記者沈春蕾

在億萬(wàn)年前的遠(yuǎn)古時(shí)期,，原始動(dòng)物在地球上留下了怎樣的活動(dòng)印記？日前,，在中國(guó)三峽埃迪卡拉紀(jì)地層,，發(fā)現(xiàn)距今5.4億多年前的動(dòng)物足跡化石的消息引起國(guó)內(nèi)外關(guān)注,?；陌l(fā)現(xiàn)者是由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)組成的早期生命研究團(tuán)隊(duì)。

早期生命研究團(tuán)隊(duì)成員,、中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員陳哲告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“我們發(fā)現(xiàn)的具有附肢的后生動(dòng)物形成的足跡,，代表了地球上最古老的足跡化石?！?/p>

埃迪卡拉生物群“困境”

埃迪卡拉紀(jì)是多細(xì)胞生物演化的早期階段,，先后出現(xiàn)了藍(lán)田生物群、甕安生物群,、廟河生物群和埃迪卡拉生物群,，而埃迪卡拉生物群是全球分布最廣、最為典型的化石組合。

埃迪卡拉生物群是寒武紀(jì)動(dòng)物大輻射前夕最重要的復(fù)雜生物群,，自20世紀(jì)40年代在澳大利亞首次發(fā)現(xiàn)以來(lái),，已經(jīng)在全世界發(fā)現(xiàn)了30多處，但唯獨(dú)在中國(guó)沒(méi)有發(fā)現(xiàn),。

我國(guó)幾代地質(zhì)學(xué)家一直在努力尋找這一獨(dú)特的生物群,，終于在2011年的夏天，中科院南京地質(zhì)古生物研究所早期生命研究團(tuán)隊(duì)在三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了埃迪卡拉生物群,，陳哲就是當(dāng)時(shí)的發(fā)現(xiàn)者之一,。

他告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“埃迪卡拉生物群雖然在世界上廣泛分布，目前已報(bào)道超過(guò)了200種,，但其生物屬性和親緣關(guān)系一直爭(zhēng)議很大,。”

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,，埃迪卡拉生物群是后生動(dòng)物的早期代表,，而有不同觀點(diǎn)認(rèn)為它們可能屬于真菌、地衣,、原生生物,，甚至有些學(xué)者認(rèn)為它們與現(xiàn)生的生物截然不同，是一次失敗的演化實(shí)驗(yàn),，稱之為“文德生物”,。

這讓埃迪卡拉生物群陷入“困境”。陳哲解釋道,，埃迪卡拉生物具有“分形”的特征,，并非真正身體分節(jié)；絕大多數(shù)為底棲固著生長(zhǎng),，缺少主動(dòng)活動(dòng)能力,，沒(méi)有頭、尾,、附肢,、眼、口等其他兩側(cè)對(duì)稱后生動(dòng)物的特征,?！斑@些生物至寒武紀(jì)幾乎全部滅絕，在現(xiàn)生的門類中很難找到相似的生物,?！?/p>

來(lái)自遺跡化石的線索

在寒武紀(jì)開(kāi)始的2000多萬(wàn)年間，幾乎大部分現(xiàn)生動(dòng)物的門類已經(jīng)出現(xiàn),，而在早期更為古老的地層中,，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有找到其明顯確切的祖先化石,，似乎這些生物在寒武紀(jì)開(kāi)始突然出現(xiàn)，稱之為寒武紀(jì)生物大爆發(fā),。

而分子生物學(xué)證據(jù)顯示這些生物門類出現(xiàn)的時(shí)間更早,，兩側(cè)后生動(dòng)物應(yīng)該在埃迪卡紀(jì)就已出現(xiàn)。陳哲遺憾地說(shuō)：“但是我們?nèi)狈煽康幕C據(jù),?！?/p>

目前，關(guān)于埃迪卡拉生物群研究的另一條古生物學(xué)線索,，來(lái)自遺跡化石,。

這里的遺跡化石是指地質(zhì)歷史時(shí)期的生物，在沉積物表面或沉積物內(nèi)部產(chǎn)生的各種生命活動(dòng)記錄,，也就是生物成因的沉積構(gòu)造,，包括足跡、移跡,、潛穴,、鉆孔和糞化石等。

“遺跡化石與實(shí)體化石相比,，它們的埋藏環(huán)境各有偏好,。在埃迪卡拉紀(jì)由于生物多為軟軀體，所以遺跡更容易保存為化石,?！标愓苷f(shuō)，遺跡化石一方面可以提供生物體的體型特征,，另一方面可以提供生物的行為學(xué)特征,，這點(diǎn)在前寒武紀(jì)化石的研究中尤為重要。

陳哲說(shuō)：“現(xiàn)生的動(dòng)物門類繁多,，我們見(jiàn)到的多數(shù)都是兩側(cè)對(duì)稱的后生動(dòng)物,。而生物兩側(cè)對(duì)稱的體制產(chǎn)生，是生物演化中非常重要的事件,?！?/p>

兩側(cè)對(duì)稱的體制即使動(dòng)物形成了兩側(cè)對(duì)稱——形成背腹、前后和左右之分,，動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)從不定向趨向定向,；神經(jīng)系統(tǒng)和感覺(jué)器官也逐漸集中于身體前端，這些變化促進(jìn)了動(dòng)物頭部化的產(chǎn)生,；促進(jìn)生物分節(jié)，為更高演化等級(jí)奠定了基礎(chǔ),，使得動(dòng)物對(duì)外界環(huán)境的反應(yīng)更加迅速,、準(zhǔn)確,。

早期生命研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展此研究的目的就是探尋兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的早期祖先，確定動(dòng)物何時(shí)擁有了兩側(cè)對(duì)稱的體型,。

尋找造跡生物化石

一般的埃迪卡拉紀(jì)遺跡化石個(gè)體較小,，以形態(tài)簡(jiǎn)單、不具有分支的平行層面的爬跡或潛穴為特征,，主要由一些類似蠕蟲類的軟軀體生物形成,。

“我們團(tuán)隊(duì)在三峽霧河地區(qū)長(zhǎng)期進(jìn)行埃迪卡拉生物群化石的挖掘工作，采集了大量的實(shí)體化石,，同時(shí)也收集了豐富的遺跡化石,。”陳哲回憶道,，“2013年,，我們發(fā)現(xiàn)了一塊較好的遺跡化石，最大寬度近2厘米,，個(gè)體較大,，形態(tài)較為復(fù)雜?！?/p>

早期生命研究團(tuán)隊(duì)的化石點(diǎn)位于宜昌市三斗坪霧河村,，這里埃迪卡拉紀(jì)地層分布廣泛。陳哲說(shuō)：“遺跡化石采集于燈影組石板灘段的灰?guī)r中,，與埃迪卡拉化石共生,。”他還指出,，霧河的化石具有V字形的序列,，可見(jiàn)生物具有分化的附肢，而每個(gè)序列中的不同位置的凹坑,，代表不同的附肢,。

陳哲以節(jié)肢動(dòng)物蟑螂為例，講述了動(dòng)物如何形成這些足跡,?！绑胍粋?cè)兩條腿和另一側(cè)的一條腿形成三點(diǎn)支撐，其余附肢前移,，交替前進(jìn),，因此節(jié)肢動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)就形成一些形態(tài)特別的行跡?！?/p>

早期生命研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,，三峽足跡的造跡生物可能是節(jié)肢動(dòng)物或環(huán)節(jié)動(dòng)物，而之前報(bào)道最早的具有附肢的動(dòng)物的化石記錄為寒武紀(jì)早期的遺跡化石,。陳哲說(shuō)：“我們的化石將這個(gè)記錄提前到了埃迪卡拉紀(jì),?！?/p>

目前，三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)的化石是已知最古老的足跡,，早期生命研究團(tuán)隊(duì)就此推斷造跡生物可能是節(jié)肢動(dòng)物,、環(huán)節(jié)動(dòng)物，或是它們的祖先,，表明具有附肢的兩側(cè)對(duì)稱后生動(dòng)物在埃迪卡拉紀(jì)已出現(xiàn),，拉開(kāi)了寒武紀(jì)大爆發(fā)的序幕。陳哲表示：“下一步,，我們希望能早日發(fā)現(xiàn)實(shí)體化石,。”