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脊椎动物演化九大事件(一)

2018-01-02 12:43  董晓毅(志愿者)北京自然博物馆志愿者

事件一:脊椎的出现

脊椎动物是具备脊椎骨的动物,如鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。我们总是特别关注脊椎动物,这是因为脊椎动物包括了人类。我们是谁?我们从哪里来?经过“进化论”与“神创论”多年的激烈斗争,我们已普遍接受了“进化论”,并将人类在生物界进行了定位,也就是从生物学上讲,现代人属于“动物界-脊索动物门-脊椎动物亚门-哺乳纲-灵长目-人科-人属-智人种”。

20 世纪 90 年代以来的分子生物学研究,显示出现今生物界的数以亿计的物种可以追溯到三十多亿年前的共同祖先,因此便有了“生命之树”这一有关所有生物系统关系的普遍认知。脊椎动物的位置,在这棵“生命之树”上仅仅是一个细小的枝系。


在脊椎动物漫长的演化史中,“脊椎的出现”无疑是具有里程碑式的意义,是脊椎动物演化的第一个重大事件。

以目前的化石证据显示,脊椎动物可能在寒武纪(541-485 Ma,Ma:百万年)早期作为“寒武纪大爆发”的一部分而起源。其化石依据来自中国早寒武世澄江生物群。

澄江生物群的地质年代为寒武纪早期,是寒武纪大爆发的产物。澄江生物群使我们惊奇的发现,在地球上生活的现代各个动物门类几乎在寒武纪大爆发时同时发生。它们是地球上最为古老、最为原始的现代生命记录,在更古老的地层中还没有发现过这样的动物遗骸。

澄江生物群因 1984 年首先发现于云南省澄江县而得名。澄江县位于昆明市东南 56 公里,县城位于青山环绕的高原深湖——抚仙湖湖畔。现已查明,澄江生物群分布很广,整个滇东地区均有发现。

澄江生物群是世界已知生物多样性最高的早寒武世生物群,包含 200 多种海洋生物,其中节肢动物种类最多,约占物种的 40%,几乎所有的现在"门"一级的动物——从低等的海绵动物到高等的脊索动物,在这里都可以找到自己的代表。澄江生物群的发现,引起国际科学界的轰动,被国际科学界称为“20 世纪最惊人的发现之一”。

这张生态复原图向我们展示了五亿三千万年前澄江生物群的样貌,当时在我国西南的浅海中,一些被称为昆明鱼和海口鱼的动物体内出现了原始的脊椎。


西北大学舒德干教授和他的同事和弟子们辛苦干了十几年,在澄江动物群发现了“尖山海口虫”、“华夏鳗”、“西大动物”、 “地大动物”、 “北大动物”、“昆明鱼”、“海口鱼”、“钟健鱼”、“长江海鞘”、“古囊类”、“春光虫”等一系列最原始的似半索动物、头索动物、“干群后口动物”、脊椎动物“第一鱼”、尾索动物、棘皮动物、栉水母等始祖型动物化石。


海口鱼是一种原始的似鱼类生物,只有拇指般的大小,属于无颌总纲,虽然没有坚实的外壳,但身体非常独特,拥有一根原始脊椎。其下只有一个物种,就是耳材村海口鱼(H. ercaicunensis)。

在此之前,最古老的推定的脊椎动物是一些单独的盾皮碎片,见于北美洲、格陵兰和斯皮茨皮尔根的晚寒武世地层中,还有存在争议的加拿大布尔吉斯页岩中貌似文昌鱼的皮卡虫和华南澄江的云南虫。

海口鱼的发现,将脊椎动物的化石记录至少提前了 2000 万年。2004 年,舒德干教授等人的研究成果“澄江动物群与寒武纪大爆发”荣获 2003 年度国家自然科学奖一等奖,这是该年度国家科技奖励唯一一个自然科学奖一等奖。


海口鱼现在已经积累了 500 多件标本,是个细长、流线型的动物,长约 25mm,拥有显著的头部、眼睛和尾部,背部和尾部有一个鱼鳍。头部有眼睛及一个小的配对的鼻囊,一个脑被软骨状组织包被保护,它至少具有 6 对鳃,6 个咽喉鳃弓位于身体前端的 1/3。

海口鱼的身体靠近背部有一个脊索,有些标本显示有 10 个分离的方形成份沿脊索排列,推断为脊椎骨,在动物活着时应该是软骨。脊索的后半部变细,末端圆形,也拥有脊椎动物特有的双 V 字形(也称“之”字形)的肌肉分节形式。在它的腹部具有 13 个圆形团块,这些痕迹被解读为心脏、肠道,也可能代表它的生殖腺。


从系统学上看,海口鱼在脊椎动物系统树上位于基部,海口鱼是未来所有脊椎动物的祖先。脊椎的出现使动物体内有了骨骼支撑,变得更加坚强。

注:图片来自网络。

撰稿 | 董晓毅(志愿者)
图片处理 | 何海滨(志愿者)
责任编辑 | 何海滨(志愿者)