探秘寒武纪生命大爆发前夜：“虫虫工程师”改写生命演化史

近日，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在湖北宜昌“石板滩生物群”研究上有重大突破，发现了迄今最古老的复杂三维潜穴系统。这些保存在约5.5亿年前地层中的遗迹化石显示，复杂动物行为对海底环境的改造，比之前认知提早了近1000万年。目前，相关成果已发表于国际权威综合性学术期刊《科学进展》。

三峡石板滩生物群：解锁生命大爆发密码

大约5.39亿年前，地球生命经历了“寒武纪大爆发”，几乎所有现代动物门类在几百万年内集中出现。但生命大爆发并非突然发生，此前是近一亿年的埃迪卡拉纪，虽化石不如寒武纪丰富，但也有不少生物存在。

地球如何从“静默世界”迈向“生命爆发”？在中国湖北三峡地区，古生物学家找到了“时间胶囊”——石板滩生物群。它们生活在约5.5亿至5.43亿年前，处于埃迪卡拉纪向寒武纪过渡的关键时期。

该生物群完美保存在石灰岩中，产出的化石种类多、细节丰富，记录了这一关键转折期的生态实况。

在石板滩，学者发现过许多重要化石。石板滩生物群因“明星居民”闻名世界，如能“行走”的夷陵虫，将分节动物出现时间提前近千万年；螺旋网格海绵，为海绵早期演化提供关键证据。不过，本文主角是动物行为的“日志”——遗迹化石。

中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈哲与博士生刘雅榕对石板滩生物群的遗迹化石进行系统研究，首次发现了复杂三维潜穴化石。这些不再是简单平面爬迹，而是向地下开拓的立体工程。

从二维到三维：生命拓展生存空间

“虫虫工程师”的作品有哪些类型？研究人员发现了Treptichnus属中的多个遗迹化石种，并建立新遗迹化石种Treptichnus streptosus。

新遗迹化石种被比作“之字型矿道”，显示造迹生物有发达神经系统和肌肉控制能力。这种潜穴在石板滩呈现多样性，是成功的生存策略。

此外，“虫虫工程师”还能构建“复合公寓”——“多山迹Lamonte”遗迹，连接水平生活隧道、垂直通道和表面爬迹，记录动物多种复杂活动。

研究人员还发现蝌蚪状遗迹，其膨大端切穿微生物席层，类似高效“挖一勺”觅食策略。

这些潜穴表明动物对生态空间的利用从二维到三维跃迁，生命开始向沉积物深处要空间和资源。

谁制造了这些复杂结构？陈哲介绍，一种遗迹可能由不同动物形成，现代研究表明，鳃曳动物或节肢动物幼虫等能制造类似复杂潜穴系统。

改写演化史：点燃“寒武纪大爆发”火种

“虫虫工程师”的活动破坏了浅海地层沉积物表面的微生物席。微生物席长期主导海底生态，其下缺氧，生物活动局限于表面。

研究人员认为，微生物席被破坏如“生态炸弹”，触发约5.5亿年前第一次埃迪卡拉生物群灭绝事件，近80%的埃迪卡拉生物消失。

随后，埃迪卡拉纪结束，寒武纪来临，环境与生态竞争导致第二次大灭绝，扫清旧世界残余。“虫虫工程师”开辟的松软混合底质，为显生宙动物创造了新生态位。

这项研究表明，动物能改变环境，“寒武纪大爆发”是前期创新铺垫和催化的结果。

现代快报 / 现代 + 记者 是钟寅

（受访对象供图）

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