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探索生命起源, 埃迪卡拉紀與寒武紀生命大爆發的關聯

探索生命起源, 埃迪卡拉紀與寒武紀生命大爆發的關聯

  這種看似像植物的其實是地球上第一個非顯微生物形態。這些奇怪的動物可以是從幾厘米成長到兩米(6.5英尺)高。

  新的研究表明,地球上第一批大型動物有著類似的形狀的轉換器。

  劍橋大學的詹妮弗·霍伊爾·庫西爾和西蒙·莫里斯在「自然生態與進化」雜誌上說,相較於任何可識別為動物的物種相比,這奇怪的生物看起來更像蕨類植物。它們突然出現在海洋中,在第一個單細胞真核生物(有膜結核的生物)出現之後,大約十億年前。而在地球上生物多樣化之前的5.42億年前,稱為寒武紀生命大爆發的時候為什麼這些大型動物在這個特定的時刻突然演變,已經成為了一個謎團。

  現在,這些脆弱化石的新測量出來的數據表明,這些稱為變形體的動物能夠根據不斷變化的海洋條件調整身體尺寸。這種形狀轉換能力可能使他們能夠非常快速地成長。

  來自紐芬蘭的鄂爾多加的一種化石,是一種大範圍的化石。它看起來像一片葉子,但它真的是一種動物。大約5.42億年前,也就是寒武紀時期死亡。

  在埃迪卡拉期間,約6.35億至5.41億年前,氧氣稀少,海洋陰沉,海洋生物通過吸收在水中漂浮的營養物質而生存。根據統治時代的軟體生命形式遺留下來的化石,這是一個截然不同的世界。多倫多密西沙加大學地球科學助理教授Marc Laflamme說:「埃迪卡拉時代是地球歷史上第一次不需要顯微鏡來觀察化石的地方。這個時期的生命物體足夠大,可以用肉眼看著它。」

  在Ediacaran,一個名為南澳大利亞富含化石的Ediacara Hills的時期,動物不是主要的成員。研究人員稱,「在那裡有一些動物,但是他們並不像現代世界那樣主宰這個時期,動物會沉澱沉積物,它們挖洞,他們會挖掘,如果沒有他們,海底可能是非常堅固,覆蓋著厚厚的細菌墊。然而,研究人員發現了一些例外。例如,這種名叫Plexus ricei的海底絛蟲類動物可追溯到Ediacaran時期。管狀小動物長約5至80厘米(2至31英寸)和5至20毫米(0.2英寸至0.8英寸)寬。

  Laflamme說,大量的細菌可能像一塊皮革地毯一樣覆蓋海底。同樣地,在那段時間裡生活的許多生物體沒有像現在的植物有這樣的根系,而是具有盤狀或球形的底部(取決於它們是否膨脹,如果僅僅是通過觀察化石很難說)

  它們可能使用他們的葉狀分支從水中過濾營養物質,它們以對稱的分形圖案排列。它們在寒武紀開始時滅絕了,今天他們還沒有像其他物種一樣倖存下來。研究表明,沒有人真正知道他們如何完成基本的生活工作,如吃飯,儘管他們可能已經通過將其脆弱的葉片萌芽成新生物。

  古老的生物學家古里奇和莫里斯在澳大利亞都使用過計算機斷層掃描來掃描和測量,英國和紐芬蘭發現的一種種類的變形藻(Avalofractus abaculus)的化石。他們記錄身體形狀和尺寸,長度從幾厘米到約2米(6.5英尺)。然後,他們開始構建了計算機模擬,以確定哪些環境變數將導致這些身體配置的變化。

  他們發現化石中的身體生長模式表明,隨著環境中的營養物質,變形體改變了它們的形狀和大小。例如,在營養豐富的水域中,分形體可以保持相同數量的分支,但總體上增長較大。如果營養物質從水中的濃度上升到較低濃度以下,則動物開發出一個狹窄的錐形體,以更好地捕獲更多可能的物質。

  響應生態系統

  研究人員並不能確定這種變體形態可能對哪些特定的營養物質有反應,但是有機碳和氧氣的含量是很大的可能性。研究人員說,這些發現是一些被稱為「生態類型」可塑性的想法的一些提示,即在化石記錄中,能夠改變形態和尺寸。胡塞爾在一份聲明中說,「在Ediacaran期間,似乎地球海洋發生了重大變化,這可能引發了物種增長,所以地球上的生命群體突然開始變得更大,」Ediacaran的其他非顯微生物包括在海洋沉積物中挖掘的絛蟲樣生物,以及還生活在海底上的具有葉狀物的杯形生物,這些是已知具有肌肉的第一批動物。

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