早期的小殼體動物—哈氏蟲

在軟軀體動物留下印跡和足跡的岩石上方排列著一些不起眼的細管,在手採巖樣裡,它們總是被當作岩層表面的班點狀陰影。世界上很多地方的石灰岩都是在這個地質時段形成的,比如中國、俄羅斯和澳大利亞等。多數管子由不溶於酸的磷酸鈣組成,所以可以用稀酸溶液篩選出來。在殘渣中一眼就能看出的除了管狀物,還有更多的形狀---它們有的像線圈,有的像傾斜的小天平,有的像一 種著名的油炸小吃西班牙油條那樣扭曲。其中有幾個明顯是小外殼,殼體上有小刺,幾乎全分叉,科學家認為它們是海綿的骨骼部分,即骨針。管子、殼體和骨針都很堅硬---證明動物的骨骼已經開始發育。我們也從此進入寒武紀,殼體將首次作為標誌物登場。全世界所有寒武紀的岩石剖面最突出的特點就是,無論是在紐芬蘭陰冷的懸崖上,還是在澳大利亞炎熱的幹河谷裡,故事情節一模一樣:在前寒武紀岩層之上的岩石裡突然出現了一種被古生物學家稱作“小殼化石”(small shelly fossils)的東西。這些早期的化石雖然分散,但是種類極為相似,所以結論統一:外殼的重大進化是在世界範圍內發生的,並且速度很快,只用了幾百萬年的時間就完成了。在接下來的5.4億年裡,化石記錄開始變得豐富,因為硬礦物質總是容易被保留下來。長有骨骼的動物第一次出現,緊隨其後出現的種種創新開啟了生物進化的偉大曆程。在生物圈,體形事關重大,但是大體形必須有力學的支撐。藍鯨出現的可能性就隱藏在這些卑微的早期遺骸裡。

早期的小殼體動物—哈氏蟲

目前所知的第一支管子出現在寒武系底部發生生物大輻射之前。為了紀念研究生命偉大轉折點的先鋒之--普勒斯頓·E.克勞德(Preston E. Cloud),它被命名為“克勞德管”(Cloudina)。這是一個玄妙的小東西,只有一兩毫米長。它的礦化骨骼中很可能含有碳酸鈣(方解石),現代海洋裡的貝殼類生物大部分含有這類物質。這些方解石像紙板一樣堆疊在一起,而不是像冷櫃旁邊的紙杯那樣摞在一起。沒人知道哪種現存的動物和克勞德管有關係。

小殼化石在寒武系底部迅速分化,留下很多未解之謎。比如,管子裡可能生活著很多東西,管子的形狀還沒能為鑑定它們的身份提供線索,就好像在那些化裝舞會上,每個人都想扮演德拉庫拉,偽裝得越好,越難認出誰是誰。有些偽裝已經部分地被拆穿。過去科學家以為磷酸鹽是很多早期殼體的原始特徵---後來, 這種物質(我們的骨骼裡也含有類似的礦物質)在形成礦化組織的時候表現出顯著的優勢。現在,研究者利用顯微鏡對殼體、管子和盤子進行細緻的觀察後得出結論:某些情況下,磷酸鹽的確“取代”了先前的殼體。早期的殼體可能由碳酸鈣組成,是現存動物外殼中最常見的礦物質。當然,寒武紀初期含有磷酸鹽的殼體比現在多很多。不過,在剛剛形成的殼體裡同樣可以找到碳酸鈣。海綿和某些單細胞動物,比如放射蟲,利用二氧化硅(SiO2)生成骨骼, 直到今天也是如此。 似平所有構成骨骼的材料都不約而同地湊齊了,但是常識告訴我們活組織的分泌物是在不同條件下形成的。這些越來越讓人捉摸不透。

現在更是迷霧重重。早期的帶殼動物似乎並不像從殘渣中篩選出來的那麼小。1990年,研究人員在格陵蘭早寒武世地層中發現了舉世矚目的哈氏蟲(Halkieria)。這個奇怪的東西只有幾釐米長,後背上排列著幾百個小鱗片,就像盔甲一樣。更神奇的是,它還額外多出來兩個鱗片,比其他的大很多,幾乎呈圓形,點綴在這個棋盤格似的生物的兩端。小鱗片的形狀和大的完全不同,如果不是親眼所見,很難將它們聯繫在一起。獨立的小片或者叫作骨片(sclerite)--多年前就有人發現,而且起了不同的名字。不管這種奇怪的動物是什麼,可以確定它死的時候已經粉碎。

早期的小殼體動物—哈氏蟲

所以一個體形成了無數化石。這個新發現一下子把幾個神秘的生物合成了一個,一種更不可思議的動物。與此同時,它增加了其他小殼化石是某種大型動物的碎片的可能性。例如,著名的瑞典古生物學家斯蒂芬·本特森(Stefan Bengtson )相信哈氏蟲是軟體動物,認為這標誌著殼體進化的重要階段:它們從獨立的小元素起步,逐漸融合成一個完整的礦化外殼。石鱉(chiton)是現存最原始的軟體動物之一、它的外殼也是由幾排小骨片組成的。據說,哈氏蟲處於骨片隊列變化多樣的早期進化階段。這個答案並不能讓人心悅誠服,因為它沒有對哈氏蟲揹負的較大骨片做出解釋。

現在已經證實,另外幾種所謂最早的骨骼化動物其實只是大型動物的骨片。比如,稀奇的託莫特殼類(tommotiids)生物化石含有貨真價實的磷酸鹽,而且長有極不規則的小骨片,但是截至目前,怎麼也找不出任何相連的骨片。海綿就沒有那麼神秘了,因為現存的海綿有良好的支柱(骨針),骨骼是連在一起的。它們相互銜接的方式和我描述過的有機分子結合在起形成更大更復雜的化學結構的方式是一樣的。陽光永遠照不到深邃的海底,當深海潛水器的光束照亮這個遙遠的世界時,有一類定居在這裡的生物不會跑開,它們就是玻璃海綿,是被固定在海底的有網眼的口袋。之所以得到這個名字是因為它們像針一樣的骨骼含有硅酸鹽,很多骨針有六條射線,像玻璃一樣,但是它們鼓吹出的花紋巧妙絕倫,任何一個吹玻璃的高手也只能望洋興嘆。

早期的小殼體動物—哈氏蟲

海綿的身體裡有供海水通過的腔室,可以食用的微粒在那裡被吸收。腔室的牆壁上排列著長有鞭毛的細胞,鞭毛像鞭子一樣把水流趕進腔室。單獨看,這些細胞非常像獨立生存的原生生物,海綿只是這些細胞鬆散的集合體——某種原生組織。有些海綿即使被撕碎也可以復原。在化石裡找到這些最初由細胞拼湊成的早期低等生物並不出乎意料,但是它們活到現在的耐力實在讓人驚歎,尤其是深海探測器的光柱捕捉到的拂子介(Hyalonema,又譯為玻線海綿),它身上的骨針和從寒武紀岩石裡發現的骨針簡直一般無二。玻璃海綿和疊層石一樣一直生活在世界的角落裡,變化很小。我們熟悉的沐浴海綿沒有硅質骨針,如果有,用它洗澡就太痛苦了---取而代之的是一種堅韌的有機物質: 海綿硬蛋白(spongin)。海綿內室巨大的吸水能力被形容成“不勞而獲”,這是非常不公正的:它們絕對不是寄生生物。

但是在最早的寒武紀小殼體中的確有一部分不是大型動物的碎片。其中有幾種小型的軟體動物是現存蝸牛、蛤蚌和蛞蝓的遠親。它們中有一些以形成席子的藻類為食,並且受到了前寒武紀典型群落衰敗的影響。還有最早的腕足動物(brachiopods),這是另一種生活在兩片殼體之間的動物,可以從海水中過濾出有機顆粒。在隨後的地質年代裡,它們成為豐富的海洋生物群的重要一員, 我們將會再次見到它們。澳大利亞的珊瑚或許是最早出現在地球上的珊瑚,它們也是如此。

--參考書目【英】查理德·福提 《生命簡史》


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