一项突破性研究表明，著名的寒武纪生命大爆发——即动物生命多样性急剧迸发的时期——可能实际上比我们之前认为的要早数百万年就开始了。通过分析古老的遗迹化石，研究人员发现了复杂的、可移动的生物在5.45亿年前就繁盛存在的证据，这远早于传统上被接受的时间线。这些早期生物很可能拥有分节的身体、肌肉系统，甚至能够进行定向移动，显示出令人惊讶的生物复杂性程度。它们的活动和移动性被保存在化石痕迹中，为了解复杂生命如何演化提供了新的视角，这可能重写地球进化史上最重要的篇章之一。
这是一项新研究的主要结论，该研究通过分析遗迹化石（即过去生物活动在岩石和沉积物中留下的化石痕迹）来剖析约5.45亿年前生物的身体轮廓——对称性、分节身体、外骨骼等。
本文的作者是专家Olmo Miguez Salas（来自巴塞罗那大学地球科学学院）和Zekun Wang（来自英国伦敦自然历史博物馆）。
灭绝动物的遗迹化石
寒武纪大爆发是生命史上一个独特的时期，提出了许多未解之谜。为了深入探究这一时期的生物多样性，大多数古生物学研究倾向于关注具有硬体部分的生物。然而，遗迹化石（或称为痕迹化石）的研究为揭示地层记录中保存的硬体、软体或骨骼缺陷生物的活动提供了可能。
“遗迹化石记录提供了关于软体动物占主导地位的演化时期的宝贵信息，”巴塞罗那大学地球与海洋动力学系的Beatriu de Pinós博士后研究员Olmo Miguez Salas说。“遗迹反映了产生它们的生物的行为，这种行为由栖息地和对环境刺激的反应决定。因此，它们是产生这些遗迹的生物所生活的古生态条件的指标。”
作者们专注于埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期的遗迹化石研究，“这是一个公认的古演化兴趣时期，是地球上复杂生命演化的转折点，”Miguez Salas说。
在这一过渡时期，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。“埃迪卡拉纪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埃迪卡拉动物群的大部分灭绝，以及具有硬体部分（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，”研究人员指出。
寒武纪大爆发可能发生得更早
发表在《地质学》上的研究定量指出，约5.45亿年前，身体轮廓细长的生物繁盛起来。“这些生物可能具有体腔静水骨骼身体，具有前后轴、肌肉，可能还有分节，”专家说。
“此外，这些生物能够定向移动（定向运动），并可能具有感觉能力，在以微生物席为主的栖息地中，在非均质底质上移动和觅食。因此，所谓的寒武纪大爆发及其演化意义可能比估计的发生得更早。”
这些身体轮廓和移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。该研究的方法基于对现代和化石动物遗迹轨迹所显示的线性比例的分析。随后，这种比例定律被应用于埃迪卡拉纪-寒武纪化石的运动遗迹（例如，Archaeonassa、Gordia、Helminthopsis和Parapsammichnites）。
尽管之前的一些研究已经描述了与埃迪卡拉动物群中活动的底栖两侧对称生物相关的遗迹化石，但缺乏详细的定量方法，关于这些生物的身体形态（长度、宽度、头部化等）仍有许多未知。新研究的发现建立了一种创新的定量方法，用于分析古代的化石运动遗迹、早期动物解剖学和古生态动力学。
“这一新发现为定量研究未来几年发现的埃迪卡拉遗迹化石打开了大门，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产生化石运动遗迹的不同动物门类的形态演化成为可能，不仅在这一演化时期，而且在其他同等重要的演化时期，如奥陶纪的大多样化事件，”Olmo Miguez Salas总结道。