——華南震旦系發(fā)現(xiàn)八輻射螺旋動物，為早期動物系統(tǒng)樹再添新枝

　　中國和瑞典古生物學(xué)家在我國貴州震旦系陡山沱組上部，年齡大約在5.8億年左右的又一個化石寶庫——江口翁會，發(fā)現(xiàn)了一個可能代表新的動物門類的實(shí)體化石。以往在貴州著名的甕安生物群中曾經(jīng)報道過最古老的化石動物群，包括海綿動物、腔腸動物等早期動物類群，但大多是以動物卵和胚胎的形式保存的，只能借助顯微鏡才能研究它們的形態(tài)特征。而新發(fā)現(xiàn)的動物實(shí)體化石，可使早期動物的研究、探討放大到厘米的尺度，讓人們可以直接目睹伊迪卡拉紀(jì)早期動物的風(fēng)采。

　　中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所唐烽、尹崇玉研究員等與瑞典國家自然歷史博物館史蒂芬?本格森院士合作研究的論文“華南伊迪卡拉紀(jì)的八輻射螺旋動物”刊登在中國地質(zhì)學(xué)會主辦的《地質(zhì)學(xué)報》（英文刊）2008年第一期上。

　　新化石發(fā)現(xiàn)于陡山沱組上部的黑色泥質(zhì)頁巖中，呈黑色的碳質(zhì)壓膜保存。它的形態(tài)為橢圓的盤形，直徑25–31毫米，在微體動物統(tǒng)治的早期動物世界里，屬相當(dāng)罕見的巨型動物。它們具有八條側(cè)緣平滑、呈螺旋狀向外輻射，并被壓扁的碳質(zhì)旋臂，排列規(guī)則就像螺旋星系——“仙女座大星云”中的旋臂一樣，是目前見到的最早的八輻射動物的祖先。因而，被中瑞學(xué)者命名為“八臂仙母蟲”，屬名中的‘Andromeda’即為仙女座的意思(化石圖)。

　　八臂仙母蟲的旋臂是致密的碳質(zhì)實(shí)體，最大寬度可達(dá)2毫米，厚度接近1毫米，表明這些旋臂在生命體活著的時候是圓柱狀的。旋臂的近端匯聚在盤體的中央，遠(yuǎn)端互相疊置，并在盤體邊緣形成封閉的環(huán)狀。經(jīng)顯微鏡下仔細(xì)觀察，確認(rèn)化石體可能被封閉在一個包膜中，這種有限生長的體態(tài)證明它們是成體化石。并進(jìn)一步認(rèn)為，可能有一個扁平的膜囊結(jié)構(gòu)包裹著旋臂，旋臂間隙中充滿流動的有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致包膜沒有折疊或開裂等現(xiàn)象的保存。然而，在化石體中央沒有口孔或觸手等構(gòu)造的保存。另外，在旋臂邊緣和化石體周緣也沒有發(fā)現(xiàn)任何纖毛保存的痕跡(復(fù)原圖)。

　　正是由于八臂仙母蟲缺乏水母一樣的適于游泳的纖毛或傘狀緣膜，并且旋臂是致密實(shí)心的，所以，研究者認(rèn)為它們很有可能不是一個遠(yuǎn)洋浮游動物，很可能是營底棲生活的動物。因?yàn)?，絕大多數(shù)水生動物都沒有浮游的器官，所以缺少浮游器官或缺少適應(yīng)主動游泳的證據(jù)，最可能的解釋是這種生物為底棲生活方式(生態(tài)圖)。

　　另外，由于沒有保存口孔或觸手等構(gòu)造，目前還無法推測該生物是如何取食的，所以中央盤體和旋臂的功能也不能確定。由于這些原因，要想確定這些性狀簡單的八臂仙母蟲的確切分類位置是相當(dāng)困難的，它們與現(xiàn)生動物門類幾乎沒有可對比性。目前，真正八輻射對稱的體態(tài)僅在櫛水母動物和腔腸動物的八射珊瑚中可以見到，不過它們在個體發(fā)育中也出現(xiàn)兩側(cè)對稱的體制特征。例如：現(xiàn)生的櫛水母動物由八列附著密集纖毛的櫛板包圍形成，體現(xiàn)出明顯的八輻射對稱性，但每條櫛板都呈兩側(cè)對稱的特點(diǎn)。八射珊瑚有八條觸手和八瓣肌肉質(zhì)腸系膜分隔的體腔。上述兩類動物的化石記錄稀少，在寒武紀(jì)的頁巖中曾有八輻射櫛水母動物化石的報道。然而，古生物學(xué)家基于種系發(fā)生的解釋預(yù)測在新元古代應(yīng)該出現(xiàn)八輻射的后生動物。但是，將八臂仙母蟲與上述這些八輻射形態(tài)生物類別進(jìn)行比較，還存在不少疑問。例如，其旋臂呈現(xiàn)桿狀實(shí)心的碳質(zhì)實(shí)體，缺失象櫛水母動物那樣整齊排列纖毛的櫛板。又如，仙母蟲旋臂在中央?yún)R聚，這一特點(diǎn)又難與八射珊瑚的腸系膜和腔腸動物的生殖囊相比較。

　　目前，比較公認(rèn)的最早后生動物化石記錄是華南伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期發(fā)現(xiàn)的球狀胚胎化石，年齡接近630百萬年。但是，這些化石仍有多種解釋，最近的一個觀點(diǎn)認(rèn)為它們代表巨大的硫化細(xì)菌，與現(xiàn)生的一類硫細(xì)菌非常相似。然而，這種解釋引發(fā)了更多的爭論，原因是被推測的動物胚胎類型，一直沒找到成年個體或者成長階段所對應(yīng)的化石記錄。旅美學(xué)者肖書海等認(rèn)為陡山沱組螺旋狀纏繞的胚胎化石表面具螺旋孔洞特征，可能與管狀分枝的后生動物有關(guān)。但是，由于沒有發(fā)現(xiàn)胚胎和成體之間的化石類型，這種推測是十分牽強(qiáng)的。

　　目前，從陡山沱組中新發(fā)掘的這類宏體化石，與上述更老的胚胎化石具有共同的螺旋特性，使研究者相信它們很可能代表那些具螺旋特性胚胎化石的成體階段。它們共有的特征是螺旋狀體制，既與軟體動物胚胎發(fā)育中的螺旋式卵裂不相同，又不存在于其它后生動物中。如此規(guī)則相似的螺旋式結(jié)構(gòu)，可能標(biāo)志著多細(xì)胞生命的一個未知的新分支，它們在個體發(fā)育的很早期就建立了螺旋式排列和生長的體制?？赡茉诖蠹s6.3至5.5億年期間的伊迪卡拉紀(jì)，地球表面的淺海中曾經(jīng)生活著一個新的后生動物基干類群，它們代表早期動物系統(tǒng)樹上的一個新的進(jìn)化分支(進(jìn)化樹圖)。

　　加拿大著名的古生物學(xué)家漢斯?霍夫曼教授認(rèn)為，在同時代的地層中尚未見過與八臂仙母蟲類似的化石。不過，本文作者一致認(rèn)為，它們與澳大利亞南部出土的典型伊迪卡拉生物群成員之一——三星盤蟲 (Tribrachidium) 有一定關(guān)系。

　　三星盤蟲是錢幣大小的盤狀印痕化石，在南澳的伊迪卡拉紀(jì)地層中曾發(fā)掘出很多這樣的化石。其三條輻射臂自中心也呈螺旋狀展開，但與八臂仙母蟲相比旋臂形態(tài)更為復(fù)雜，中央有鱗球狀的凸起，由此輻射分叉出旋轉(zhuǎn)對稱的輻射臂，這種特征與伊迪卡拉紀(jì)末期和早寒武世地層中出現(xiàn)的三射旋轉(zhuǎn)對稱的三葉動物化石，特別是兩類具輻射分叉的臂狀結(jié)構(gòu)的盤狀化石Albumares和Anfesta可能關(guān)系密切。最近有消息說，在澳大利亞時代相當(dāng)?shù)牡貙又幸舶l(fā)現(xiàn)了與新化石極為相似的印痕化石。因此，“八臂仙母蟲的發(fā)現(xiàn)還具有重要的地層對比意義，它不僅找到甕安生物群胚胎化石與廟河生物群宏體碳質(zhì)壓膜化石的有機(jī)聯(lián)系，而且搭建了與澳大利亞典型伊迪卡拉生物群對比的橋梁。”，中國地質(zhì)科學(xué)院尹崇玉研究員說。

　　華南伊迪卡拉紀(jì)由老到新先后發(fā)現(xiàn)，大約6.3－5.8億年的甕安生物群；大約5.8－5.5億年的廟河生物群和大約5.5－5.42億年的西陵峽生物群或高家山生物群。但迄今為止，在我國與典型伊迪卡拉生物群相類似的化石僅發(fā)現(xiàn)一例，即湖北三峽燈影組石板灘段發(fā)現(xiàn)的宏體化石擬恰尼蟲(Paracharnia)。

　　典型的廟河生物群發(fā)現(xiàn)在湖北三峽地區(qū)陡山沱組頂部黑色頁巖中，包括眾多分枝的多細(xì)胞藻類和推測為后生動物的宏體化石(見生態(tài)圖)，還包括一種具螺旋臂的印膜化石，當(dāng)時研究者認(rèn)為是遺跡化石，定名為旋掘跡(Eilscaptichnus)。這次八輻射螺旋動物實(shí)體化石在相當(dāng)于“廟河生物群”的層位首次發(fā)現(xiàn)，不僅重新認(rèn)定了“廟河生物群”中的八旋痕跡化石為八輻射螺旋動物化石的真實(shí)屬性。而且，由于輻射對稱動物為典型伊迪卡拉動物群的重要成員之一，從而為我國震旦紀(jì)陡山沱晚期出現(xiàn)的生物群與澳大利亞典型伊迪卡拉生物群對比提供重要依據(jù)，也可望對大陸漂移研究及華南板塊與澳洲板塊的聯(lián)系研究提供新的依據(jù)。

　　“在陡山沱組發(fā)現(xiàn)如此規(guī)則而獨(dú)特的宏體化石確實(shí)令人驚奇。具八個螺旋輻射臂的翁會標(biāo)本，不論它最終的歸屬如何，都將支持這樣的觀點(diǎn)，即后生動物的體制類型(包括螺旋動物、輻射動物和兩側(cè)動物門類)的分化可能發(fā)生于6億年以前的伊迪卡拉紀(jì)早期”，唐烽研究員這樣總結(jié)道。

八臂仙母蟲

仙母蟲復(fù)原圖

仙母蟲生態(tài)圖