将头足动物化石实证起源前推约3000万年

陕西始角石生态复原图　　受访者供图 　　陕南镇巴寒武纪地层中发现的陕西始角石，将头足动物化石实证起源向前推进了约3000万年，为破解寒武纪生命大爆发相关学术谜题提供了全新依据。这项由长安大学地球科学与资源学院郭俊锋教授领衔的中英美国际研究团队完成的重磅成果，已发表于国际权威期刊《自然》。7月30日，记者专访该科研团队，解码这枚微小化石承载的亿年生命密码。 　　小小“体管”藏玄机 　　一眼锁定头足类 　　很多人都会好奇，在生命演化的漫长历程中，究竟是怎样一种特殊构造，让头足动物得以在远古海洋中脱颖而出？而专家反复提到的“体管”，到底是一种什么样的结构？ 　　“头足动物的体管，顾名思义是一条贯通整个身体的管状结构。通过这项结构，头足动物可以连接自身和外部水体，进而有效调整和控制自身的浮力，使得它们可以逐渐脱离海底，在水中灵活运动。”研究团队成员、博士后宋祖晨表示，这一结构大大提升了头足动物的机动性，既提高捕食效率，也能更好躲避天敌，是其从其他软体动物中分化出来的关键演化创新。 　　寒武纪早期地层中曾发现大量外形相似的微型管状化石，为何只有陕西始角石能被确定为头足类？宋祖晨说，关键仍在体管这一核心特征。“体管结构是头足动物区别于其他软体动物的关键演化创新，也是化石鉴定的重要依据。目前仅有陕西始角石的壳体内部发现了这一关键特征，其他相似管状化石内部均未出现。”外形再接近，缺少体管就难以鉴定其是否属于头足类，这也是此次发现能够“一锤定音”的核心原因。 　　填补演化空白 　　刷新对寒武纪生命大爆发认知 　　长期以来，头足动物起源研究存在约3000万年的化石空白，这一空白到底困扰了学术界哪些问题？宋祖晨介绍，争议主要集中在两点：一是头足动物的祖先来源，学界曾提出单板类、太阳女神螺类、软舌螺类等多种假说，但都缺少明确化石证据；二是体管等关键结构的起源与演化顺序，长期没有定论。 　　“陕西始角石的出现，让这些难题迎来突破。这一发现表明头足动物在寒武纪早期就已出现，这类动物可能起源于内部具多隔壁的直管壳类，体管结构则由外套膜和隔壁共同形成。同时也明确了体管、隔壁、隔壁颈、连接环等结构的演化顺序，从实证层面结束了长期争议。”宋祖晨说，此次发现最颠覆普通人认知的，是早期头足动物的体型。 　　宋祖晨告诉记者：“与很多人印象中体型庞大的头足类化石如震旦角石、房角石等不同，最早期的头足动物其实非常小，只有几毫米长。”这也让人们重新认识寒武纪海洋，“当时的海洋里不仅有各种各样的三叶虫、体型巨大的奇虾，海底还存在许多不起眼的微小生物，它们同样在悄然繁盛、演化。” 　　陕南镇巴为何能屡次产出世界级寒武纪化石？团队相关负责人解释说：“陕南镇巴地区寒武系水井沱组发育大量含磷岩层，这类地层非常有利于微型壳体化石的保存，因此能不断发现重要标本。”专家坦言，目前尚不完全清楚为何只有这里的含磷地层能连续产出如此重要的化石，这也将是团队下一步的研究方向之一。 　　对于寒武纪生命大爆发这一重大科学主题，陕西始角石的发现也打开了新的研究视野。郭俊锋教授表示，寒武纪生命大爆发常被称为“造门”事件，几乎所有现生动物门类在这一时期快速出现。 　　“过去我们更多关注‘门’一级的演化，此次发现启示我们，寒武纪生命大爆发可能不止是门类的出现，软体动物、节肢动物、脊索动物等大门类之下的纲级类群也已经开始分化。”郭俊锋说，这也为今后的研究拓展了思路，“我们需要重新审视寒武纪早期大量疑难管状化石，重点去发掘化石内部的软体微细结构，为准确判断这些远古生物的分类归属提供更可靠的依据。” 　　从几毫米的微小化石，到5.2亿年的地球生命史，陕西始角石看似不起眼，却填补了演化链条上的关键空白。它不仅证实了分子生物学关于头足类寒武纪早期起源的推断，也让人类对寒武纪生命大爆发的复杂性、生命演化的精细过程有了更深入的理解。随着更多地层研究的推进，这枚来自陕西的远古“生命信使”，还将继续为解开地球早期生命奥秘提供更多珍贵线索。 　　记者　任娜