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史前生命大爆发(1 / 1)

?寒武纪生命大爆发是指多门类的后生动物化石首次于寒武系底部“爆发”式出现的生物演化辐射事件。这是生命记录史上发生最为快速、规模最为宏大、影响最为深远的一次绝无仅有的演化革新事件。虽然科学界认识这一事件已有百余年的历史,但对这一问题的争论一刻也没有停业过。近十余年来,多学科不同领域的研究积累了丰富的资料,使我们对寒武纪生命大爆发的认识更为准确和全面,争论的焦点也更为鲜明和突出。

寒武纪大爆发表现出变化广泛性,不仅复杂形体的后生动物于早寒武世大量涌现,钙藻和疑原类等其它已存在的生物类别也于这一时期发生深刻的演变。地球外部圈层的演替变化,诸如大陆重组、地磁极移、古气候、大洋地球化学性质的变化以及大气氧含量的变化等在时间上与这一生命爆发事件有耦合关系。高分辨率同位素年代学研究表明,从寒武系底部小壳动物群的最初出现到Atdabaian阶多门类动物的繁盛时间间隔还不到两千万年。而且,绝大多数门类的出现发生在其间不足一千万年的时间里。可见,这是一突发性演化事件。虽然这一事件发生速度相当惊人,但不同门类的出现并非单一性事件,而是分步骤进行的幕式演化事件,表现出一定的层次性。

然而,分子生物学的研究结果表明,后生动物在前寒武纪有一个漫长的演化历史。早期的动物可能形体小,无硬体骨骼,类似动物的幼虫或者微形动物(Miofauna)。很难保存为化石。本文试图提出三种假设来概括理解这一生物爆发事件。①如果分子生物学的研究结论或微型动物假说是正确的话,那么在文德纪之前就有不同门类的后生动物存在,但个体小,无骨骼。文德纪的遗迹化石可能代表的是后生动物体积增大的进化事件,寒武纪“爆发”实质上是生物的一次矿化事件,可能与大洋的地球化学性质的变化相关。寒武纪底部的生物事件,是后生动物多样性的最早记录,并非发生时间。②还有一种可能就是,两侧对称的后生动物起源于文德纪初期并于文德纪(600-543Ma)发生初步分异。早寒武世之初环境的巨变激发后生动物再次大规模演化辐射同时获得具保护功能的硬体骨骼。③最后一种可能性就是寒武纪大爆发,众多躯体造型都是在寒武纪之初(535-525Ma)突发性产生。文德纪的遗迹化石可能是原口动物与后口动物共同祖先或共同祖先之前的后生动物活动的遗迹。

目前,我们很难判断究竟哪一种假说反映的是真实情况。各假说都存在许多难以解释的问题,面临严重的挑战。最新的两侧对称动物系统演化树为我们深入思考这一难题提供了新的思路。传统的形态分类学将三胚层的后生动物分为无体腔动物,假体腔动物和真体腔动物。按照传统的生物由简单到复杂演化的观点,无体腔动物,最为简单,应出现于分支系统树的基部,然后是假体腔动物,最后才是真体腔动物。最新的18SrDNA分支系统树,将两侧对称动物分成原口动物与后口动物两大类,这和传统的形态学观点是一致的。不同的是,原口动物进一步又分为Lophotrochozoa(包括Eutrochozoa和Lophophorata)和Ecdysozoa(包括蜕皮习性的动物)两超门。无体腔的扁形动物与纽形动物并非位于树的基部,而是和其他真体腔动物一起构成—大类动物Lophotrochozoans;假体腔动物也并非一单系类群,轮虫动物和腹毛动物落于Lophotrochozoans动物大类,而动吻动物、鳃曳动物、线虫动物、线形动物和节肢动物等构成另一原口动物大类Ecdysozoa.用Hox基因的分析结果也和18SrDNA的结果相吻合。这两种分析结果还有一个很明显的共同特征:构成这三个超门级的分类单元的次一级类群(门)之间的亲缘关系很不明确。这很可能反映每一超门级分类群的快速辐射过程,正好和化石资料的揭示的爆发式出现演化模式相吻合。据此,寒武纪爆发实际上是这三类动物几乎同时的幅射事件。这三类动物的共同祖先很可能在前寒武纪就生发分支,但是并没有进一步分异、多样化。文德纪的遗迹化石以及部分伊迪卡拉动物可能带表这三大动物超门的祖先和它们的共同祖先。

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