科學家終於解釋了地球上最奇怪的化石

然而，大約 5.7 億年前，在地球歷史上的埃迪卡拉時期，發生了一些非凡的事情。沙子埋藏了生活在海底的軟體生物，並以非凡的精度保存下來，留下了超出預期的詳細化石印象。

埃迪卡拉生物群的全球謎題

如今，這些生物的化石（統稱為埃迪卡拉生物群）已在世界各地被發現。它們不同尋常的保存引起了科學家的極大興趣，他們想了解如此脆弱的生命形式是如何如此清晰地記錄在砂岩中的。解開這個謎團可能有助於澄清地球上大型可見生命歷史上缺失的一個關鍵章節。

“埃迪卡拉生物的外觀相當奇怪，”耶魯大學古生物學家莉迪亞·塔漢博士說。 “有些具有三光束對稱性，有些具有旋臂，有些具有分形圖案。” “當你第一次看到它們時，很難知道將它們放在生命之樹的哪個位置。”

寒武紀大爆發前的生活

這些生物僅在寒武紀大爆發前生存了數千萬年，寒武紀大爆發是一個大約始於 5.4 億年前的關鍵時期，複雜多樣的動物生命迅速崛起。長期以來，這一事件被認為代表著生物學上的突然突破。然而，研究人員越來越多地認為這種現像是長期積累的結果。

塔爾漢將這一過程描述為“長導火索”，埃迪卡拉生物代表了動物規模、複雜性和生態作用逐漸擴大的重要早期階段。

不尋常的化石過程的新證據

了解這些生物體是如何維持的對於解釋它們在進化中的地位以及了解複雜生命是如何早期出現的至關重要。塔爾漢和她的同事最近發表在《地質學》雜誌上的一項研究，題為“真實的粘土，特殊的埃迪卡拉式化石”，為這一過程提供了新的見解。

“如果我們想了解地球上複雜生命的起源，埃迪卡拉生物群確實佔據了這條途徑的關鍵點，”塔爾漢說。 “不僅對於埃迪卡拉生物群，而且對於所有保存完好的化石組合來說，極其重要的是，我們試圖找出這種特殊化石化背後的機制，以便我們能夠更好地測量這些化石組合在多大程度上忠實地反映了古代海底的生命。”

通過鋰同位素追踪化石

為了調查埋葬和化石化過程中發生的情況，塔爾漢的團隊使用了一種創新的化學方法。他們分析了從紐芬蘭和加拿大西北部收集的埃迪卡拉化石中的鋰同位素，並研究了保存在沙質和泥質沉積物中的標本。

這些同位素有助於確定粘土礦物是否在化石化過程中發揮作用，以及這些礦物是否來自地面（稱為碎屑粘土），或者直接在海底形成（稱為本土粘土）。

古代海底化學如何維持軟體生命

結果表明，碎屑粘土顆粒確實存在於覆蓋生物體的沉積物中。這些顆粒隨後提供了新粘土可以直接在海底形成的表面。在富含二氧化矽和鐵的海水以及埃迪卡拉海洋不尋常的化學物質的推動下，這些本土粘土在埋藏的生物周圍生長。

事實上，粘土起到了天然水泥的作用，將沙粒粘合在一起，並保留了砂岩內軟組織的詳細輪廓和印象。

重新思考為什麼這些化石能夠倖存

這一發現挑戰了長期以來的觀點，即埃迪卡拉生物群生物之所以得以保存，是因為它們的身體異常堅硬或具有化學抗性。相反，它們在化石記錄中的生存似乎取決於環境條件而不是生物穩健性。

塔哈恩和她的同事表示，古代海水和沈積物的化學作用使得這種特殊的保存成為可能。

這對生活史意味著什麼？

塔爾漢計劃將相同的鋰同位素方法應用於其他地區和時間段的化石，看看其他地方是否也發生類似的過程。到目前為止，這些結果為動物生命進化的關鍵時刻的地球提供了更清晰的視角。

塔爾漢說：“從在前寒武紀的大部分地區占主導地位的小型微生物生命形式到規模和復雜性的巨大進步，這一變化是多麼戲劇性都不為過，”在埃迪卡拉生物群和寒武紀大爆發中看到的。 “更清楚地了解這一時期化石形成的過程將使我們能夠更強有力地評估古代的假設，這些假設不僅驅動埃迪卡拉生物的出現，而且還驅動它們在埃迪卡拉時代末期的消失。”