一项突破性研究表明，著名的寒武纪大爆发——即生物多样性剧增事件——实际起始时间可能比现有认知早数百万年。通过分析远古遗迹化石，研究人员发现了5.45亿年前复杂移动生物体繁盛的证据，这远早于传统公认的时间框架。这些早期生物已具备分节身体结构、肌肉系统甚至方向性运动能力，展现出惊人的生物复杂性。保存在化石轨迹中的行为模式与运动特征，为复杂生命的演化机制提供了新见解，或将改写地球生命进化史中最关键的篇章之一。
这是一项新研究的主要结论，该研究通过分析痕迹化石（即岩石和沉积物中由过去生物活动留下的化石印记），分析了约5.45亿年前的生物体型特征——对称性、分节的身体、外骨骼等。
该文章的作者是来自巴塞罗那大学地球科学系的专家Olmo Miguez Salas和伦敦自然历史博物馆（英国）的Zekun Wang。
灭绝动物的化石痕迹
寒武纪大爆发是生命史中一个独特的时期，提出了许多未解之谜。为了深入探讨这一时期的生物多样性，古生物学的大多数研究倾向于关注具有硬体部分的生物。然而，痕迹化石（或遗迹化石）的研究开启了发现地层记录中保存的硬体、软体或骨骼欠缺生物活动样貌的可能性。
“痕迹化石记录提供了关于软体动物群占主导地位的演化时期的宝贵信息，”UB地球与海洋动力学系的Beatriu de Pinós博士后研究员Olmo Miguez Salas说道。“化石痕迹反映了产生它们的生物的行为，这种行为由栖息地和环境刺激的反应所决定。因此，它们是生成化石痕迹的生物所生活的古生态条件的指示器。”
作者们专注于研究埃迪卡拉-寒武纪过渡期的痕迹化石，“这是一个公认的古演化兴趣点，是地球上复杂生命演化的转折点，”Miguez Salas说。
在这一过渡期中，生物多样性以及生物和生态系统的结构发生了根本性变化。“埃迪卡拉动物群以复杂的多细胞软体生物为主。向寒武纪的过渡涉及大量埃迪卡拉动物群的灭绝，以及具有硬体部分（例如外骨骼）的复杂多细胞生命形式的快速多样化。这是大多数现代动物门类出现的演化核心：即所谓的寒武纪大爆发，”研究者指出。
寒武纪大爆发可能发生得更早
发表在地质学杂志上的研究定量地表明，具有细长体型的生物在约5.45亿年前繁盛。“这些生物可能拥有体腔液压体结构，具有前后轴、肌肉以及可能的分节，”专家说。
“此外，这些生物能够朝特定方向运动（定向运动），并且可能具备感觉能力，在微生物席主导的栖息地中在异质基底上移动和觅食。因此，所谓的寒武纪大爆发及其演化含义可能比估计的早得多。”
这些体型和运动能力的适应使这些早期动物能够在日益动态和复杂的环境中繁盛，这是一种可能促进演化创新的生态工程。该研究的方法论基于对现代和化石动物痕迹轨迹所表现的线性比例关系的分析。随后，这一比例定律被应用于埃迪卡拉-寒武纪化石的运动痕迹（例如Archaeonassa、Gordia、Helminthopsis和Parapsammichnites）。
尽管一些先前的研究描述过埃迪卡拉动物群中与移动性底栖两侧对称生物相关的痕迹化石，但缺乏详细的定量方法，并且对这些生物的体型（长度、宽度、头化等）仍有许多未知。新研究的发现建立了一种创新的定量方法，用于分析古代化石运动痕迹、早期动物解剖学和古生态动态。
“这一新发现为定量研究未来几年将发现的埃迪卡拉痕迹化石打开了大门，并证实寒武纪大爆发并非发生在寒武纪，而是数百万年前。此外，本研究获得的比例定律使得研究生成化石运动痕迹的不同动物门类的形态演化成为可能，不仅限于这一演化时期，还包括其他同等重要性的演化时期，例如奥陶纪的大多样化事件，”Olmo Miguez Salas总结道。