一直以來,科學界都有一種猜想,認為包括人類在內的大多數動物都可能擁有同一個祖先,比如某個最古老的多細胞生物。近日,加州大學裡弗賽德分校的地質學家通過研究一塊澳洲化石,發現了證明這種猜想的有力證據。
科學家發現了一種非常微小的蠕蟲狀生物化石,命名為 Ikaria wariootia。它是迄今為止最古老的兩側對稱動物,即擁有正面和背面,左右對稱,並且通過腸道連線身體兩端開口的生物。研究成果以論文的形式發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。
目前人類發現的最早的多細胞生物是埃迪卡拉生物群(Ediacaran Biota),化石顯示它們形態各異,大多類似於管狀或葉狀,還有一些海藻類生物。但是其中大部分生物與當今我們熟知的動物並沒有直接關係,因為它們缺乏大多數動物的基本特徵,比如缺少嘴或腸道。
在動物的進化過程中,一個關鍵的步驟是兩側對稱性的發展,因為這種特性允許有機體有目的地運動和分化身體組織,例如人類身體的左右對稱性。從毫不起眼的蠕蟲和昆蟲,到恐龍這樣的龐然大物,再到人類自身的發展和進化,都圍繞這種獨特的對稱性展開。
現代遺傳學生物學家認為,通過研究現代動物的基因,可以推斷出最古老的兩側對稱生物祖先可能擁有簡單而小巧的身形,具備基本的感覺器官。但即使這種生物有化石遺留,也很難儲存和分辨,因為時間太久,體型太小,難以引起注意。
在 15 年前,科學家在南澳洲一些 5.55 億年前的礦床上,發現了微小的隧道狀痕跡,像是某種生物爬行留下的痕跡。他們猜測,這很可能是古老的兩側對稱生物的 “傑作”,但卻找不到類似的化石,缺乏證明猜想的關鍵證據。
最近,加州大學多個分校的研究人員在尋找證據上取得了新的進展。
地質學教授 Mary Droser 注意到,一些隧道附近有十分微小的橢圓體痕跡。在 NASA 的資助下,他們對痕跡進行了三維鐳射掃描,發現它們都有極其相似的形狀——類似於米粒,呈現出非常明顯的頭部和尾部,還有微弱的肌肉跡象,很像是一種生物。
掃描結果還顯示,如果它是一種生物,那麼其長度在 2-7 毫米之間,寬度在 1-2.5 毫米之間。這個尺寸和隧道爬痕的大小恰好吻合。
研究人員 Scott Evans 表示,“我們一直相信這些生物存在,但也知道分辨它們的難度很大,不過在使用 3D 掃描之後,我們就知道有了重要發現。”
研究人員隨後將這種生物命名為 Ikaria wariootia,為了紀念這片土地和原始土著人。他們認為,隧道爬痕出現在礦床的最底層,因此 Ikaria 很可能是迄今為止人類發現的最古老的兩側對稱生物。
儘管其形狀相對簡單,但與該時期的其他化石相比,Ikaria 算是比較複雜的。它可以鑽入海底氧氣充足的薄沙層中尋找有機物,意味著它擁有基本的感官能力,同時它身體的曲線反映出明顯的前端(頭部)和後端(尾部),支援它在隧道中定向運動。
Ikaria 留下的爬行痕跡邊緣呈現出明顯的褶皺樣式,類似於高低起伏的山脈,證明它的身體可以像蠕蟲一樣收縮肌肉來向前蠕動,從漫無目的的遊蕩變為有明確目標的活動。研究人員還在爬痕中觀察到了沉積物位移和以有機物為食的生物體跡象,表明 Ikaria 可能擁有嘴、腸道和肛門。
如果研究成果得到了學界的廣泛認可,那麼 Ikaria wariootia 就會成為目前已知的最古老兩側對稱動物,包括人類在內的絕大多數現存動物都可以追溯到它身上,擁有一個蠕蟲狀的祖先。
“這符合進化生物學家的預測,” Droser 表示。“我們發現的結果與他們的預測如此巧妙地結合在一起,真是令人興奮。”