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进化万花筒:多彩的寒武纪大爆发

鲜艳的色彩在寒武纪大爆发的生命进化浪潮中发挥了至关重要的作用。了解色彩对塑造我们所知的世界产生了深远的影响。

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图片来源:Dotted Yeti/Shutterstock

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对于寒武纪大爆发这一现象,一直不乏解释其原因的理论。一些人认为寒武纪大爆发是由氧气水平飙升所推动的,而另一些人则认为是因为二氧化碳水平下降。

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然而,一位澳大利亚生物学家提出的一个创新假说提供了一个新的视角:眼睛的出现点燃了寒武纪大爆发。了解视觉以及感知和响应颜色的能力在寒武纪时期生命快速多样化过程中可能发挥了至关重要的作用。

什么是寒武纪大爆发?

寒武纪大爆发通常被称为进化的“宇宙大爆炸”。寒武纪开始于大约 5.43 亿年前。令人惊叹的化石记录显示了各种海洋生物的首次出现,例如三叶虫、腕足动物、软体动物、节肢动物和原始脊索动物。

这些生物表现出令人印象深刻的身体形态,包括硬骨骼和外壳的首次证据。 在短短 500 万年内,几乎所有现存动物——从软体动物到人类——的祖先突然出现在地球上。


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显微镜下的进化

物种的适应性促成了最初塑造生命的生物多样性爆发。在研究了从 5.15 亿年前不列颠哥伦比亚省伯吉斯页岩沉积物中出土的三种化石物种后,悉尼澳大利亚博物馆的安德鲁·帕克得出了一个惊人的结论。

其中两种物种,Wiwaxia corrugata 和 Canadia spinosa,是覆盖着刚毛的海洋蠕虫。第三种,Marrella splendens,是一种节肢动物。

帕克使用电子显微镜发现,这些动物的外鳞和刺上覆盖着紧密排列的平行脊。这些脊,他也在现存的甲壳类动物和蠕虫上发现了,其作用类似于衍射光栅,能将白光分解成其组成颜色,赋予动物彩虹般的光泽。


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寒武纪大爆发期间发生了什么?

这些脊和颜色在进化中具有非凡的意义。帕克说,这一发现标志着化石记录中出现有颜色的动物。在一天中的不同时间和不同的观察角度,这些海洋生物会呈现蓝色、红色、黄色或绿色。

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由于这些蠕虫的进化与三叶虫等有眼睛的动物在化石记录中的首次出现同时发生,因此闪烁的颜色可能警告了捕食者要避开这些有盔甲的、也许不好吃的动物。


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进化蓝图

根据帕克的说法,色彩并不是为了应对有眼睛的捕食者而进化的唯一属性。

“在寒武纪之前,只有简单的动物——蠕虫和水母。然后,在一瞬间,我们今天周围所有动物的蓝图都进化出来了。现在,这种蠕虫,如果出现了想吃它的有眼睛的动物,它就活不长了。所以,为了让这种蠕虫改变形态,变成能够游泳、挖掘、躲藏、拥有盔甲或反射警告色的动物,就产生了巨大的选择压力。要做这些事情,你必须拥有完全不同的身体结构。通过改变其身体结构以适应所有这些不同的领域,它创造了我们今天拥有的所有不同的门,”帕克说。

研究和理解这些古老的适应性提供了宝贵的见解,并提醒我们自然界可能产生令人惊叹的复杂性。


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