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小春蟲,是人類的祖先嗎?

2004/06/25 龐中培
一個在顯微鏡下才看得到的生物,竟是現在兩側對稱動物的祖先。

重點提要

一個在顯微鏡下才看得到的小化石,竟是現在兩側對稱動物的祖先。

近幾年來,在大陸出土的化石,常一再改寫地球生物演化的歷史,而日前海峽兩岸的學者與美國加州理工學院合作,鑑定出一種新的動物「貴州小春蟲」(Vernanimalcula guizhouena),使得我們對於動物演化的歷史有更深入的了解。


5億4300萬年前是地質史中古生代的開端,也是寒武紀的起點,原本是標誌動物出現的時間。但是大部份的古生物學家並不同意如此,因為寒武紀早期的化石顯示,當時動物身體的構造已相當複雜,牠們演化的根源必然深扎在前寒武紀。現在分子演化學家大膽利用分子時鐘理論,來推測動物起源的時間,尤其是兩側對稱動物(如螃蟹)的演化。不過由於立論基礎不一,所選用的動物體內的分子種類也各異其趣,因此推論出兩側對稱動物起源的年代竟可能是在6~12億年前。這麼大的時間範圍,引來了激辯,也激勵了古生物學家重赴野外,因為目前已知最古老的動物化石,仍是出自貴州瓮安5億8000萬年前的磷礦地層。


1998年2月,新竹清華大學的李家維與南京地質古生物研究所的陳均遠,曾在《科學》發表貴州瓮安磷礦中有大量的海綿化石及其他動物胚胎,同一星期,美國哈佛大學的諾爾(Andrew Knoll)在《自然》也發表同樣的發現。在這地層中,磷酸不只礦化了生物的外形,連細胞內部結構都栩栩如生地保存下來。此後,法國、德國、瑞典及美國的古生物學家紛赴貴州,組成了數個跨國團隊,要探究那些磷酸礦化的生物歧異情形。研究的重要目標之一,就是要了解兩側對稱動物在當時是否已現身其中。


動物的兩側對稱結構是演化史中的關鍵之一,代表動物由底棲固著生活,發展為能活動身軀、主動探索環境。這類動物的共同特徵,除了身體左右鏡面對稱之外,還包括出現頭尾與背腹之分;消化道有口及肛門的兩端開孔;體表有特定的感覺器官。另外,身體的結構是來自三種胚層細胞的組合。早期的兩側對稱動物長得什麼樣子?在化石出土之前,大家議論紛紛。基於對現生兩側對稱動物的認識,其共同的祖先該有足夠的基因來發展出複雜的外觀,因此有人認為它的身軀可能不小,分節又有附肢。但是也有人認為就算具有潛力,也未必要彰顯發揮,它可能是既微小又平凡無奇。


一個可能的祖先出現了。由陳均遠、李家維及美國加州理工學院的戴維森(Eric H. Davidson)所領導的美、中、台聯合研究團隊,在觀察過數以萬計的瓮安化石薄片後,挑出了10隻外觀一致的小化石生物,並命名為「貴州小春蟲」。春蟲之名來自它現身的時代,5億8000萬年前,正是地球最後一次全球大凍結(6億1000萬至5億9000年前)回春之時。李家維指出,貴州小春蟲的身體兩側對稱,在體腔中的消化道中央膨大,並有口、咽喉及肛門。在岩石薄片中,它被磨成約50微米的厚度,細胞外形清晰可見,部份細胞內似乎還可看到細胞核。另外,它的體表兩側有對稱性的凹陷,可能就是它的感覺器官。由化石推測,貴州小春蟲的外形橢圓、扁平,身長不超過180微米,在海底爬行,並在以前端腹面開孔的口來覓食。


貴州小春蟲的發現,在古生物學界起了漣漪,《科學》與《新科學家》都以線上新聞的方式,快速報導了這項消息。美國加州大學柏克萊分校的李普斯(Jere Lipps)認為,這種兩側對稱動物的發現,使得隨後而來的寒武紀大爆發不再那麼懸奇。美國國家自然史博物館的厄文(Doug Erwin)則指出,兩側對稱動物的祖先,可能不再是大多數人所預期的那麼複雜。而加拿大女皇大學的諾本(Guy Narbonne)則更指出,貴州小春蟲的形態,和最近以分子生物學與發育生物學推論出的最早期兩側對稱動物,非常吻合。不過,有些古生物學家則抱持懷疑的態度,瑞典自然史博物館的班森(Stefen Bengtson)便懷疑,貴州小春蟲的化石根本不是生物體,那只是腐敗的生物體表堆積的層狀礦物。


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