寒武纪生命大爆发 还原原始海洋动物体貌

前寒武纪-寒武纪转换时期(距今6亿年前后)是地质历史上最为关键的时期之一。在这一时期，随着罗迪尼亚超大陆的裂解和冈瓦纳大陆聚合，大量生命繁衍需要的无机盐由此向海洋富集，与此同时，大气自由氧含量的上升使全球表层海水彻底氧化。一系列环境因素的利好，使得后生动物(又称多细胞动物)这一更复杂更高等的生命在前寒武纪晚期的埃迪卡拉纪(6.35-5.41亿年前)开始崛起，并在寒武纪早期发生大规模辐射式演化。从最简单的海绵动物到最高等的脊索动物在内，几乎现生所有动物门类在寒武纪早期短短两千万年的时间内快速出现，这就是著名的“寒武纪大爆发”事件(5.41-5.20亿年前)。

动物的寒武纪大爆发作为一个客观存在的事实已被广泛接受，然而厚厚的前寒武系地层中却鲜有后生动物化石的踪影。这一现象早在达尔文时代就引发了人们的关注，近两百年来让地质学家和古生物学家感到困惑不已。有关“寒武纪大爆发”的研究不仅没有破解动物起源之谜，反而给这一生物演化事件蒙上了一丝神秘色彩，那么，寒武纪原始海洋动物是什么模样呢？

科学家曾认为，生活在寒武纪的栉水母近似于现代栉水母类动物，属栉极动物门。但从最新出土化石来看，科学家提出另一种猜想。它的体表长有细须或毛发状结构。这些印迹的主人包括：Thaumactenaensis(A至D)，Galeactenahemispherica(E至I)及Batofasciculusramificans等。栉水母并不是真正意义上的水母，它们没有刺人的细胞和柔软的触须，保护它们的是坚硬带刺的骨架。这种小生物体形很像圣诞节用的装饰物品。在2015年7月10日出版的《科学进展》杂志中，详细报道了有关栉水母的最新科学研究。

科学家近期在中国南部发现一种蠕虫化石，这种蠕虫全身“超级武装”，且有着优美的长腿。科学家将其取名为Collinsiumciliosum，或“多毛的柯林斯怪物”，它拥有多达30条长腿——其中18条腿末端长着爪子，可以勾住动物并戳穿其体表，另外12条腿前后挥动，用来捕获水中营养物。大约5.4亿年前，地球上突然出现了大量多种多样的生物。研究人员表示，在寒武纪生命大爆发时期，Collinsiumciliosum是当时出现的首个全副武装的动物，它利用体表覆盖的刺保护自己免遭天敌捕杀。

在20世纪70年代，科学家发掘出一种蠕虫化石，被称为Hallucigeniasparsa，生活在5亿5百万年前。当时研究人员以为它的头部是尾巴，而腿部是脊柱。如今终于弄清楚其头部和背部位置，并发现它是现代天鹅绒虫祖先。天鹅绒虫是一种黏糊糊的小动物，身体像鼻涕虫，长着蜈蚣一样的长腿。这种名为Hallucigeniasparsa的神奇蠕虫，得名于“幻觉”一词，因为它的身体极为怪异——头部看起来像尾巴，身体两侧长有许多对长腿，背部脊柱也形态奇异。Hallucigeniasparsa蠕虫身长约35毫米，生活在寒武纪生命大爆发时期的海洋深处。

奇虾口器有十几排牙齿，直径有25厘米，粪便化石长10厘米，粗5厘米。由此推测，奇虾体长可能超过2米。它是已知最庞大的寒武纪动物。而当时其他大多数动物平均只有几毫米到几厘米。奇虾有一对带柄的巨眼，一对分节的用于快速捕捉猎物的巨型前肢，美丽的大尾扇和一对长长的尾叉。

25厘米直径的巨口可掠食当时任何大型的生物，口中有环状排列的外齿，这是一种攻击能力很强的食肉动物。在当时的海洋中，奇虾可以称得上是海洋中的‘巨无霸’，处在食物链的顶端，能够轻而易举地猎获足够的食物，却没有其他生物可以威胁它的生存。但是，就像在陆地上曾经占统治地位的恐龙一样，奇虾也早已绝灭了。

今天我们介绍这几种寒武纪原始海洋动物只是其中一角，寒武纪大爆发因何发生？地球生命在经历了30多亿年的缓慢演化后为什么突然在寒武纪早期出现各种复杂的动物？这些悬而未决的问题长期以来是古生物学和演化生物学研究的前沿课题。想要回答这些问题，则需要在研究6亿年前后地球环境背景的同时，寻找前寒武纪动物化石记录，追溯寒武纪大爆发的源头。