古老的、煎餅狀的海洋動物在移動

大型盤狀狄更遜水母在5.5億年前為了尋找食物而四處遊蕩

狄更遜水母屬的化石,可追溯到5.71億至5.41億年前。

Gilbert S. Grant 科學圖片來源

大約5.5億年前,動物被限制在海洋中。微生物和更大的多細胞生物覆蓋了大部分海底,形成類似於池塘浮渣的有機層。更大的動物定居在其上,包括狄更遜水母——一種形狀像餐盤、圓形浴墊和扁平硬幣的令人困惑的生物屬。

科學家們長期以來一直在推測地球在五億年前,埃迪卡拉紀時期,生命是什麼樣的,並且他們正在穩步找到更多線索。《地質生物學》雜誌六月線上發表的一項研究報告稱,狄更遜水母可能是最早能夠自主移動以尋找食物的複雜動物之一。專家表示,這一發現可能有助於我們更好地理解動物的進化。

自從狄更遜水母在 20 世紀 40 年代首次被描述以來,科學家們一直在爭論它們究竟是哪種型別的生物。“它們曾被解釋為從地衣到蠕蟲的各種生物,”加州大學河濱分校的古生物學研究員、該研究的作者之一斯科特·埃文斯說。“最近,人們越來越清楚地認識到,這種東西絕對是一種動物。” 根據化石證據,科學家們認為狄更遜水母是軟體動物,呈卵圓形,具有多個身體分節,以及帶肋的上表面和下表面。它們有明顯的前部和後部,可以長到一米長,但只有幾毫米厚。


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埃文斯和來自加州大學河濱分校和阿德萊德南澳大利亞博物館的其他研究人員分析了近 1,500 塊狄更遜水母化石,以確定這些動物是否可以自主移動。“人們已經推測[它們]可能已經移動了一段時間”,埃文斯說,這是因為化石記錄中的線索,“但我們想檢查我們在狄更遜水母中看到的各種不同特徵,看看我們是否可以排除除移動性之外的所有其他可能的解釋。”

記錄包括身體化石以及看起來像是這些動物留下的“遺蹟化石”——某種“足跡”——暗示它們是可移動的。然而,一些科學家認為,古代洋流可能已經卷起這些生物並將它們移動了。另一些人則表示,“足跡”化石實際上可能是由已腐爛並在埋入沉積物中時坍塌的標本形成的。

但埃文斯和他的團隊確定,狄更遜水母似乎確實是自主移動的:在其一生中可能移動了數十米或更遠。化石記錄表明,這些生物都朝著不同的方向移動;埃文斯說,如果洋流移動了它們,它們都將朝同一方向定向。身體化石和遺蹟化石也揭示了狄更遜水母留下的特定路徑。埃文斯解釋說,如果這些是由腐爛的動物留下的,“我們預計它們彼此之間會是某種程度上的隨機的”。“而且,我們看到[單個個體]以首選方向移動的軌跡,這一事實表明,這是一種依靠自身力量移動的生物,並且朝著與其內部生物學相關的方向移動。”

證據表明,狄更遜水母在海底的有機地毯上的一個地點進食,然後積極尋找新的食物來源,而且它們可能在相對較短的時間內——幾小時或幾天內——這樣做。一些科學家假設,這些動物透過使用肌肉擴張和收縮身體來移動,而新的分析支援了這一觀點。埃文斯指出,儘管科學家們發現了早於狄更遜水母的自主動物運動的證據,但那些動物可能體型較小,移動距離較短。而且,他補充說,“這是我們第一次看到動物移動到新的地點進食。”

其他研究人員表示,這些發現有助於解決關於狄更遜水母的一些爭論,並描繪出地球生命歷史更清晰的圖景。“他們否定了關於狄更遜水母是否移動的所有其他假設,”英國布里斯托大學的古生物學家雅各布·文瑟說,他沒有參與這項研究。“這為我們提供了更多的約束,以瞭解[這些化石]告訴我們關於最早的動物和動物進化的資訊。”哥本哈根大學的古生物學家兼數學家蕾妮·霍克澤瑪對此表示贊同。“儘管困難重重,我們真的開始解決關於神秘的埃迪卡拉生物群本質的基本問題,從而深入瞭解地球上覆雜生命的進化,”同樣沒有參與這項研究的霍克澤瑪解釋說。

儘管狄更遜水母看起來不像今天任何已知的生物,但現代動物生命與這些古老的生物之間仍然存在一些相似之處。“我們看到,早在早期就出現了移動性和不同進食方式等複雜行為的發展,”埃文斯說。“我們在早期化石記錄中發現的這些動物群落幾乎與我們今天擁有的動物群落一樣複雜。” 也許古代地球上的生命並沒有那麼陌生。

Annie Sneed 是一位科學記者,曾為《紐約時報》、《連線》雜誌、國際公共廣播電臺和《快公司》撰稿。

更多作者:Annie Sneed
《大眾科學》雜誌第 321 卷第 3 期本文最初以“海洋中的運動”為題發表於《大眾科學》雜誌 第 321 卷第 3 期 (), 第 12 頁
doi:10.1038/scientificamerican0919-12
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