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这一证据颠覆了关于第一种登上陆地的动物的理论

虽然提塔利克鱼和鱼石螈经常被认为是首先登陆的动物,但化石表明节肢动物可能比它们早数亿年就已登陆。

作者:Connor Lynch
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对约5.1亿年前黑莓山潮汐平原的重建,左下角包含一种Euthycarcinoid。远处,Euthycarcinoids占据着一个小水池,直到它干涸。来源: Kenneth Gass

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科学家们仍在争论地球生命究竟起源于何处——一些人认为深海热液喷口是最佳候选地,而另一些人则认为达尔文的“温暖的小池塘”理论更有可能。然而,通常人们认为复杂生命起源于海洋。

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但是,哪些动物首先进行了危险的登陆,离开了复杂生命唯一已知的家园?又是为何?

谷歌搜索一下,你会看到提塔利克鱼(Tiktaalik)或鱼石螈(Ichthyostega)被认为是打破这一界限的第一批探索者。但事实上,节肢动物可能比它们早数亿年就已登陆,原因则尤为奇特:它们并非试图离开水,而是可能试图重新回到水中。

肯尼斯·加斯(Kenneth Gass),密尔沃基公共博物馆地质系的荣誉馆长,在过去三十年里一直致力于研究三叶虫。在他的研究中,他多次提到威斯康星州马拉松县的一个采石场,即黑莓山。加斯解释说,那里被认为是寒武纪化石的宝库,尤其是痕迹化石。

位于威斯康星州的黑莓山。 (来源:Kenneth Gass/Wikimedia Commons)

Kenneth Gass/Wikimedia Commons

许多痕迹化石难以看见,除非在清晨和黄昏时分,低角度的阳光能让它们更清晰地显现出来。当加斯在2006年首次访问黑莓山时,他明白了该地为何享有盛誉。“日落时分,我看到这些东西到处冒出来。你几乎可以想象它们爬到你腿上,”加斯说。“你就回到了寒武纪,五亿年前。”

古生物学家们对第一个离开海洋的动物有三个主要问题:何时发生;是哪种动物;以及它们为何离开。加斯说:“这三个问题都在黑莓山得到了解答。”

谁和何时?

他表示,关于“何时”的问题早已得到解答。19世纪在安大略省和魁北克省发现了寒武纪潮汐平原上的足迹化石。起初,它们被归于各种节肢动物,但最终被与Euthycarcinoids联系起来,它们是蜈蚣和马陆的祖先(有趣的是,它们现在都生活在陆地上)。

但加斯说,Euthycarcinoids在一定程度上被忽视了。由于缺乏与之匹配的身体化石,科学界大部分人已经失去了兴趣。

直到黑莓山的发现才重燃了兴趣——这带来了“谁”的答案。2002年,地质学家詹姆斯·哈加多恩(James Hagadorn)及其同事在黑莓山发现了一些奇特的痕迹化石,表明存在一种类似蝎子的节肢动物,它们像寄居蟹一样背着海螺壳。但缺乏身体化石,这种更确凿的证据。

来自黑莓山的Mosineia macnaughtoni化石。(来源:Todd Gass/Wikimedia Commons)

Todd Gass/Wikimedia Commons

在他2006年首次到访时,加斯在与那些神秘痕迹化石相同的岩层中发现了一种Euthycarcinoid,名为*Mosineia macnaughtoni*的身体化石。两年后,在他再次到访时,他的儿子托德·加斯(Todd Gass)发现了肯尼斯所称的“罗塞塔石碑”化石:那是该Euthycarcinoid在产生那些足迹时的尾部印记。

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加斯和他的团队报道说,事实证明,*Mosineia macnaughtoni*最可能是罪魁祸首。他说:“黑莓山证实了我们所知的第一个在陆地上行走的动物的身份。”

一次幸运的意外

黑莓山还提供了更丰富的宝藏。在寒武纪,那里曾是一片延伸数英里的巨大潮汐平原。由于陆生植物尚未进化,该地区非常平坦,植被稀疏。这些条件使其产生了异常清晰的足迹和动物本身的化石。

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至于最深的谜团:加斯及其同事最近提出,最早的动物是偶然离开水的。在寒武纪,月球比现在更靠近地球,因此潮汐非常强劲,能够到达更远的大陆内部。

加斯发现的痕迹化石表明,这种古老的节肢动物当时将尾巴奇怪地向侧边抬起。虽然有可能是为了保护卵,但加斯说,巢穴或卵的证据尚未出现。在巴西发现的、生活在同一时期的类似动物的死亡痕迹(Mortichnia)表明了一个更简单的解释:这些动物被困住了,试图返回水中,而奇怪的尾部位置可能是由于迷失方向造成的。

月球对潮汐的强大影响,可能导致海浪将动物卷入内陆,或者在潮水退去时将它们搁浅。无论哪种情况,加斯说,在水外生存的能力都提供了显著的优势。“Euthycarcinoids天生就善于站立和自由移动,”他指出。“这种机动性帮助它们在鳃干枯之前到达潮汐池的安全地带。”这很可能是走向完全陆生化的第一步。

虽然在脊椎动物开始向陆地进发之前,许多其他节肢动物也追随了它们的脚步,但所有这些陆地生活可能是非故意启动的。

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