大約在5.58億年前,一種長相奇怪的東西死在了古代海洋的海底上。這種東西體長約5厘米,呈橢圓狀,其中部有一條線,連接這條線的左右有對稱的“肋骨”。死亡之后,這種東西很快就被沉積物埋了起來,并逐漸變成了化石。
圖注:狄更遜化石。(圖/伊利婭·波布羅夫斯基/澳大利亞國立大學)
周圍的世界發(fā)生了變化,而這個東西變成化石后就一直保持到今天。在版塊分裂移動之前,地球上的陸地版塊是一個合并的超級大陸。在海洋中,生命迎來爆發(fā)。地球上首次出現(xiàn)了一些長有眼睛、嘴巴和硬殼的生物。一些最早的生命開始向陸地進發(fā),先是在苔蘚地衣處出現(xiàn),然后又在巨大的森林中活躍。昆蟲先是在地上爬,然后長出翅膀,出現(xiàn)在天空中。恐龍帝國經(jīng)歷了崛起與衰落。哺乳動物最終接管了地球,而哺乳動物中的人類尤為強盛。其中,一個名叫伊利婭·波布羅夫斯基(Ilya Bobrovskiy)的人在自己的休息處發(fā)掘出了上文中提到的肋狀橢圓形化石。
所有的研究人員都表示,5.58億年是一段非常長的時間。
盡管時間歷程非常之久,但科學家發(fā)現(xiàn)這種橢圓形生物的細胞內(nèi)仍然存留著許多簡單的分子!澳大利亞國立大學的地球化學家波布羅夫斯基對這些分子進行分離、測量和鑒定??茖W家最終提供確鑿的證據(jù)表明這個生物是個動物,盡管外表非常奇特。更具體地說,這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的動物,這種動物的名字就叫做狄更遜水母(Dickinsonia)。
圖注:古老的化石。(圖/伊利婭·波布羅夫斯基/澳大利亞國立大學)
狄更遜水母最早發(fā)現(xiàn)于20世紀40年代,這種動物是埃迪卡拉生物群中最具代表性的成員,而埃迪卡拉生物群則是存在于5.41億年前至5.7億年前的一群神秘的軟體生物。在一個被微生物控制的世界里,這些軟體生物是地球上已知最早的大型、復雜生物體。人的肉眼可以看到這些生物,而這些生物甚至還長有眼睛。
但這些生物究竟是什么?有些看上去像是大大的葉子。還有另外一些我們今天已經(jīng)了解的生物體,一位科學家將之描述為“奇怪的像是天外來客,但是相對來說更容易研究?!币恍┕派飳W家,包括狄更遜水母最初的發(fā)現(xiàn)者,將這些生物歸類為動物,將之視為寒武紀生命大爆發(fā)時期出現(xiàn)的更常見的生命形式的前體。另一些學者則將之視為類似單細胞變形蟲的巨型版原生生物、地衣、菌落,甚至將其當做一個完全滅絕了的生命界,這里的界是生物學分類中的專業(yè)詞。
波布羅夫斯基最近提出了一種解決這些爭論的新方法。在顯微鏡下觀察埃迪卡拉生物化石時,波布羅夫斯基發(fā)現(xiàn)有區(qū)別性的深色組成體。這明顯是有機化合物在其“主人”身體腐爛后遺留下的特征。在生物死亡后,像脫氧核糖核酸(DNA)和蛋白質(zhì)這樣大而復雜的分子不會存活多長時間,但更小更穩(wěn)定的分子則能存活很長時間。如果波布羅夫斯基能恢復這些小分子,那么他就可以尋找到能區(qū)分動物與其他細菌和生物界的獨特化學特征?!拔业恼撐膶熂s亨·布羅克斯(Jochen Brocks)說我們可以試一試,但他又總是確信這是個愚蠢的想法,”波布羅夫斯基說道?!吧踔吝B我也認為會失敗,但最后并未失敗?!?/p>
波布羅夫斯基從俄羅斯白海邊緣一個叫做Lyamtsa的地方挖出了8個新的狄更遜化石。波布羅夫斯基利用溶劑從這些標本中提取出一些有機分子,然后識別出提取物中所有的化學成分。波布羅夫斯基在尋找一個特定群體的痕跡,這個群體就是類固醇。
一提類固醇,人們往往想到的是有助提高比賽成績的違禁藥品,或者是增加肌肉的補充物,但類固醇還有更廣的含義。這里的類固醇指的是在所有復雜生物包括動物、原生生物和真菌的細胞中發(fā)現(xiàn)的化學物質(zhì)。這些類固醇有不同的種類,不同的類固醇又是不同生物群的鑒別指標。
比如說,波布羅夫斯基發(fā)現(xiàn)狄更遜化石周圍的粘土和砂巖沉積物有著富含類固醇的特征,具體來說暗示著是綠藻。對比之下,狄更遜化石中的類固醇幾乎全是膽固醇沉著物。這就排除了狄更遜是地衣或原生生物的可能性,因為狄更遜中含有非常不同的類固醇混合物。這還排除了是菌落的可能性,因為它們根本就不會產(chǎn)生類固醇。事實上,只有一組生物體會產(chǎn)生膽固醇,那就是動物。因此,狄更遜和我們是一類。
“我還希望狄更遜是其他奇怪陌生的東西,但現(xiàn)在唯一可能的解釋就是動物,”波布羅夫斯基說道。
“埃迪卡拉生物群究竟是復雜動物主導的生態(tài)系統(tǒng)的前奏,還是一項失敗的進化嘗試?搞清這個問題,對理解地球上生物復雜性的出現(xiàn)很有必要,”耶魯大學的利迪亞·塔爾汗(Lidya Tarhan)說道。波布羅夫斯基的研究并不能完全解決這個問題,因為該研究并不能說名狄更遜是任何可辨認動物的先驅(qū),也不能說明其是一個已滅絕的群體的一部分。但該研究確實表明,動物王國的根比許多科學家了解的要深。
“這是一項很好研究,”英國劍橋大學研究埃迪卡拉生物群的卡西爾(Jennifer Hoyal Cuthill)說道?!斑@些動物的生物分子存活了超過5億年并由科學家揭示出它們的秘密,這真是太棒了。”
同樣在劍橋大學工作的亞歷山大(Alexander Liu)補充說道提取這類分子“在幾年前是難以想象的”。這些分子能為其他調(diào)查生物體如何生長和發(fā)育的研究提供證據(jù)支持。“現(xiàn)在,我認為有非常強有力的證據(jù)表明狄更遜是一種動物,”亞歷山大說道。
“這種方法能否應(yīng)用于埃迪卡拉生物群中和此前狄更遜同樣身份待定的成員的身上嗎?這種設(shè)想令人期待與激動。如果可以的話,我們就能開始重新構(gòu)建埃迪卡拉生物群,”塔爾汗補充道。并不是生物群中的每個成員都會是動物。比如說,在波布羅夫斯基研究狄更遜之前,他在另一個不同與狄更遜的、被稱為Beltanelliformis的化石上試驗了他的技術(shù),并且結(jié)果顯示這種圓形、直徑1.27厘米的東西是菌落。
“埃迪卡拉生物群中的其他組成是什么?這是一個非常開放的問題,”波布羅夫斯基說道。“它們?nèi)匀挥锌赡苁瞧渌魏螙|西?!钡P(guān)鍵在于,研究人員能否確定這些東西究竟是什么。埃迪卡拉生物群的神秘性保持了很長時間了,現(xiàn)在看來,我們也許不需要多久就能解開這些秘密。這是一個謎題,是一個有答案的謎題,是一個可以找到答案的謎題。
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