5.5億年前化石揭示動物三維探索能力，填補寒武紀空白

哈嘍，大家好，今天小墨這篇評論，主要來分析為什么進化的時鐘可能并不勻速，以及如何解開寒武紀大爆發(fā)的謎團。

5.38億年前的巖石開始講述生命的故事。在那之前的地層里，復雜動物化石幾乎看不到，從寒武紀開始，各種各樣的生物遺骸像是接到集合令，同時涌現(xiàn)在化石記錄中。三葉蟲在海底爬行，帶殼的軟體動物開始建造家園，節(jié)肢動物發(fā)展出復雜的分節(jié)軀體，海星和海膽的遠祖也加入了這場生命盛宴。

分子鐘技術讓情況變得更復雜。這種方法假設基因突變會以相對恒定的速率積累，就像時鐘滴答作響。通過比較不同物種之間的基因差異，可以推算它們的共同祖先生活在什么年代。早期分子鐘研究顯示復雜動物的共同祖先可能生活在12億年前，遠遠早于任何化石證據(jù)。后來的改進分析將這個日期修正到5.7億年前左右，仍然比最早的動物化石早了約3000萬年。

2025年5月，烏普薩拉大學古生物學家格雷厄姆·巴德和利茲大學數(shù)學生態(tài)學家理查德·曼恩在《系統(tǒng)生物學》雜志發(fā)表了重磅研究。他們提出了協(xié)變進化速率模型（Covariant Evolutionary Tempo model），指出進化的分子鐘可能并非恒速運轉(zhuǎn)，在生物大規(guī)模輻射時期會明顯加快。

這個理論從根本上質(zhì)疑了分子鐘恒速運轉(zhuǎn)的假設。當一個生物類群開始大規(guī)模輻射演化時，基因突變的速率會顯著加快。這種加速不是隨機的，跟物種形成速率相關聯(lián)。當一個物種分化成多個新物種時，每個新物種都面臨新的生態(tài)位和選擇壓力。適應新環(huán)境需要基因組發(fā)生變化，這會加快分子進化的速度。

在輻射演化的早期階段，物種形成速率最高，基因變化也最快，分子鐘就像被撥快了一樣。如果分子鐘在早期運轉(zhuǎn)得更快，那么從基因差異推算的分化時間就會被高估。

真實的動物起源時間可能只有5.4到5.5億年前，幾乎與最早的化石同時出現(xiàn)。加速的分子鐘也意味著加速的形態(tài)演化，這解釋了為什么寒武紀早期能在如此短的時間內(nèi)出現(xiàn)如此多樣化的身體結構。

值得注意的是，近年來一些新的化石發(fā)現(xiàn)正在填補寒武紀之前的空白。中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所研究員陳哲與博士生劉雅榕對湖北宜昌石板灘生物群的遺跡化石進行了系統(tǒng)研究。石板灘生物群距今約5.5億到5.43億年，處在埃迪卡拉紀向寒武紀過渡時期。

研究人員在生物群中發(fā)現(xiàn)了多個遺跡化石種，建立了一個新遺跡化石種。這些遺跡化石的發(fā)現(xiàn)代表著該時期動物不僅在二維表面活動，還開始向更深的沉積物中推進，顯示出高效、復雜的三維探索行為。這些發(fā)現(xiàn)將復雜的動物行為對海底環(huán)境的改造時間提早了近一千萬年。

在中國云南晉寧的梅樹村剖面，古生物學家發(fā)現(xiàn)了一系列介于埃迪卡拉生物群和寒武紀動物群之間的化石，時代大約在5.4到5.5億年前。這些被稱為小殼類化石的生物，可能是后來主宰寒武紀海洋的三葉蟲的直系祖先。澄江動物群的發(fā)現(xiàn)更是將寒武紀生物多樣性展現(xiàn)得淋漓盡致。

這個距今約5.2億年的化石庫保存了大量軟體動物的精美細節(jié)，包括肌肉、消化系統(tǒng)甚至神經(jīng)組織。

巴德和曼恩的協(xié)變進化速率模型為寒武紀大爆發(fā)提供了新解釋。如果分子鐘在大輻射時期加速，動物起源時間就不會比化石記錄早太多，加速的基因變化也能解釋形態(tài)的快速分化。

中國古生物學家在石板灘生物群等地的新發(fā)現(xiàn)，正在填補埃迪卡拉紀到寒武紀的化石空白，揭示寒武紀大爆發(fā)可能是一個持續(xù)數(shù)千萬年的漸進過程。