被誤解了百年的蟲子

■吳 言

大約5.3億多年前，一場“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”驟然上演。地球上突然出現(xiàn)了大規(guī)模不同門類的新生命，比如節(jié)肢、腕足、蠕形、脊索等生物都是那時出現(xiàn)的。原本平淡無奇的單細(xì)胞世界一躍變?yōu)榱硕嚅T類動物同時存在的繁榮景象。

這一重大生物進(jìn)化事件曾讓達(dá)爾文十分疑惑，他絞盡腦汁都想不出要如何解釋這一現(xiàn)象。直到今天，“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之謎”仍被視為“學(xué)界的珠峰”，無數(shù)科學(xué)家為之嘔心瀝血。

發(fā)現(xiàn)怪誕蟲

寒武紀(jì)又可分為早寒武紀(jì)、中寒武紀(jì)、晚寒武紀(jì)。1909年7月，美國一位研究早寒武紀(jì)地質(zhì)層的古生物學(xué)家沃爾科特偶然在加拿大發(fā)現(xiàn)了布爾吉斯頁巖，并從中挖出6萬余件化石標(biāo)本。該頁巖的存在時期約為5.05億年前的中寒武紀(jì)。1911年，他又在此地挖掘出了一種外形奇特的蟲子的化石，它看起來像長了刺的蠕蟲。

遺憾的是，由于人手不足，沃爾科特并沒有在這些化石標(biāo)本上花費太多精力，就籠統(tǒng)地將它們?nèi)繗w入當(dāng)時已知的門類。

約30年后，英國古生物學(xué)家莫里斯才重新對其進(jìn)行研究。莫里斯認(rèn)為這種蟲子的身體構(gòu)造如此特殊，不可能是已知的現(xiàn)代生物，他將其命名為“怪誕蟲”。

一般發(fā)現(xiàn)動物化石后，研究者最先要做的是分清楚它的頭、尾和正、反面，才能確定其形狀。如圖1，莫里斯將左側(cè)視為怪誕蟲的頭部，右側(cè)視為尾部。同時，他將蟲子身體上規(guī)則分布的兩排刺當(dāng)成了用來走路的腿，即視為正面，而下面看上去只有單排的刺為腹部，即視為反面。按莫里斯的設(shè)想，怪誕蟲走起路來就像踩著高蹺一樣。

圖1 怪誕蟲化石

然而，為何在它的頭部找不到眼睛、嘴巴等？它究竟屬于哪一類生物？這一系列的問題讓科學(xué)家十分頭疼，研究一直毫無進(jìn)展。直到我國云南澄江動物群的發(fā)現(xiàn)，才使怪誕蟲的研究迸發(fā)新的活力。

弄清正、反面

1984年7月1日，我國古生物學(xué)家侯先光來到云南澄江帽天山尋找古生物化石。下午3點左右，正在發(fā)掘的侯先光一抬腳，刮落了一片松動的巖層。此時，一塊形狀奇特卻又保存完整的化石露了出來。激動之余，他又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了3塊重要的化石，它們分別是納羅蟲、腮蝦蟲和尖峰蟲，都是寒武紀(jì)早期的無脊椎動物化石。

這次發(fā)現(xiàn)如同打開了一扇古生物寶藏的大門。侯先光等科學(xué)家相繼在澄江動物群發(fā)現(xiàn)了萬余塊距今5.3億年的古生物化石標(biāo)本，這些化石清晰地記錄了早期寒武紀(jì)的壯觀場景。迄今為止，它們是世界上時間最早、保存最完整、門類最多的寒武紀(jì)化石群。

圖2 侯先光團(tuán)隊在澄江尋找化石

最讓人意外的是，在澄江動物群中也發(fā)現(xiàn)了怪誕蟲化石，而且十分清晰完整?？茖W(xué)家這才意識到，他們一直都把怪誕蟲的正、反面顛倒了。

原來，莫里斯看到的化石標(biāo)本只是怪誕蟲的局部：“觸須”其實是用來行走的腳，規(guī)則排列的硬棘般的“腿”則是用來保護(hù)自身的棘刺。

圖3 公認(rèn)的怪誕蟲模型

分清頭和尾

又過了31年，即到了2015年，一項發(fā)表在《自然》雜志上的研究才終于分清了怪誕蟲的頭和尾。

英國劍橋大學(xué)學(xué)者馬丁·史密斯等人通過電子顯微鏡分析了博物館里的數(shù)十塊怪誕蟲化石，識別出該生物的頭部，并拼湊出它的身體結(jié)構(gòu)，還原了它的外形。過去一直認(rèn)為的怪誕蟲的“頭部”實際上是其內(nèi)臟被擠壓出來后形成的化石。也就是說，它不光上、下顛倒，前、后也完全被對調(diào)了。

其實，怪誕蟲有兩排觸角向下支撐身體，而尖刺是向上的，眼睛與嘴巴都長在之前人們以為是尾部的地方。

至此，人類總算對怪誕蟲的外形給出了一個合理的解釋。

通過分析，研究人員發(fā)現(xiàn)怪誕蟲的口部和節(jié)肢動物的祖先相似。另一份對怪誕蟲腳部的研究顯示，它可能與霍式不死蟲有“親戚關(guān)系”。

迄今為止，距離怪誕蟲化石被挖掘出來已有上百年的時間了?？茖W(xué)家花了73年才分清它的正、反面，又花了31年才弄清楚它的頭和尾。對我們普通人來說，這幾乎是不敢想象的事，但對古生物學(xué)家而言，或許就是家常便飯。