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|· 本文來自“我是科學(xué)家”·|

在月球上留下第一串腳印的人是阿姆斯特朗，但是，你知道地球上“有史可考”的第一串腳印是誰留下的嘛？這種問題，普通人估計是回答不了，但對地質(zhì)學(xué)家來說，破解這個謎題，可能只需要一塊石頭……

這里說的石頭可不是普通的石頭，而是具有重要科研價值的古生物遺跡化石！通過遺跡化石，地質(zhì)學(xué)家們就可以恢復(fù)化石形成年代，重現(xiàn)它們的生活環(huán)境和反推遠(yuǎn)古時期的生命演化歷程。

這個研究推理的過程，就像神探福爾摩斯破案一樣，通過探查遺留痕跡，抽絲剝繭，最終將當(dāng)年驚心動魄的故事還原出來。

我要開始探案啦。圖片來源：《神探夏洛特》劇照

而今天我們要談到的一個重要遺留痕跡就是：足跡。

遠(yuǎn)古足跡出現(xiàn)

近來，來自中國南京地質(zhì)與古生物研究所和美國佛吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家們報道了一系列地球上最古老的足跡化石^[1]。

足跡有了，那么足跡的主人會在附近嗎？這里，我們不得不遺憾地告訴大家：這位在遠(yuǎn)古時期留下足跡的“作案者”早就不見了……想知道它究竟是誰，就需要依靠科學(xué)家們來大顯身手“破解懸案”了！。

確定“案發(fā)時間”

這次的案發(fā)現(xiàn)場，位于中國南部湖北宜昌的三峽大壩附近，埃迪卡拉系燈影組石板灘段地層中 。

啥是燈影組石板灘段地層呢？

簡單來講，就是在漫長的地質(zhì)歷史中，無數(shù)沉積物經(jīng)過層層累積疊加，而后壓實成巖形成的一套套地層。不同的地層疊覆起來的樣子可類比為彩虹蛋糕。

不同的地層疊覆起來的樣子可類比為彩虹蛋糕。圖片來源：pixabay.com

地質(zhì)學(xué)家們對每一層“蛋糕”都進行了細(xì)致的劃分和命名，而燈影組石板灘段地層就是其中的一層。出現(xiàn)在某一地層中的一系列古生物遺跡化石，正像是在彩虹蛋糕夾層里的美味杏仁糖一樣，讓科學(xué)家們回味無窮。

這次的“杏仁”——遠(yuǎn)古生物遺跡“案發(fā)現(xiàn)場”，是形成于5.51-5.41億年期間的黑灰色瀝青質(zhì)灰?guī)r薄層，形態(tài)上為波浪狀，位置介于潮下帶時而平穩(wěn)時而動蕩的環(huán)境中^[2,3]。

科學(xué)家們經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，這些化石主人的“作案”時間可以追溯到埃迪卡拉紀(jì)（距今大約6.35-5.41億年）。這意味著，本次出現(xiàn)在“案發(fā)現(xiàn)場”的腳印，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的動物足跡化石。

還原“案發(fā)現(xiàn)場”

下面這張就是地質(zhì)學(xué)家們拍下的一張“案發(fā)現(xiàn)場”照片。這一現(xiàn)場為我們提供了兩部分關(guān)鍵線索：一部分是菌席(眾多微生物聚在一起生活后形成的像席子一樣的東西)上部1-2厘米長，約1毫米深的凹陷腳印，另一部分是腳印主人在菌席下部活動形成的潛穴。

遠(yuǎn)古生物留下的凹陷腳?。▓D中TW），以及菌席下部活動形成的潛穴（圖中UB）。圖片來源：參考文獻[1]

在這次的發(fā)現(xiàn)中，化石上的足跡呈對稱的兩組，兩邊的腳印寬度保持一致，雖然稍顯不規(guī)律，但大體上呈重復(fù)出現(xiàn)。表明留下這一系列印記的動物，已經(jīng)能夠依靠附肢支撐起身體“行走”，而不是可憐兮兮地在泥漿里拖拉，摩擦肚皮。這些證據(jù)還表明，留下印跡的小家伙，腳是對稱分布的。

綜合以上特征，“嫌疑人”可能是一只身寬13.8毫米左右，擁有4-5對附肢（附肢，就是你剝蝦時拋棄的那些腿和觸角們）的兩側(cè)對稱動物 (Bilaterian animals)（啥是兩側(cè)動物？就是左右對稱、形態(tài)規(guī)則的動物）。

對稱的足跡，可能來自一種“兩側(cè)對稱動物”。圖片來源：參考文獻[1]

在此之前，埃迪卡拉紀(jì)中沒有發(fā)現(xiàn)過動物附肢痕跡化石記錄。留存下的化石遺跡大部分都是簡單水平、無分支的拖拽痕跡和通道遺跡，反映出的動物生活行為也都比較簡單（可憐地拖拽鉆營、委屈地在冰冷的地上磨蹭），形態(tài)上更類似于刺胞動物（舉例：珊瑚、水母、水螅）或蠕蟲狀生物^[4,5]。

這一次，科學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)了埃迪卡拉紀(jì)中相對復(fù)雜的生命形式遺跡。這種“兩側(cè)動物”比形態(tài)不規(guī)則的動物有更強的運動力和控制力，能夠適應(yīng)更加復(fù)雜多樣的環(huán)境，這也是它們從水生發(fā)展到陸生的重要優(yōu)勢。

更加重要的是，這一系列痕跡化石還提供了很多這種動物的“生活信息”。足跡和生物潛穴相連出現(xiàn)，表明這些生物可能具有復(fù)雜的行為（也許是在造窩？）。位于菌席上方的爬行痕跡和存在于菌席內(nèi)部或下方的潛穴痕跡共同表明，該類生物可能在菌席中上下穿梭、行走，進行生命必須的各種活動（呼吸、進食等）。

揭開謎底，緝“蟲”歸案

經(jīng)過這一系列的偵查和推理，“地球最早足跡者”的身份和生活特征都已被揭曉——它很可能是一條長著幾對足的、有著對稱結(jié)構(gòu)的“小爬蟲”。而這條曾經(jīng)“路過”的小蟲，驗證了科學(xué)家們長久以來的猜想——在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前，就已經(jīng)有較為復(fù)雜的生命出現(xiàn)（之前一直猜測兩側(cè)對稱動物的祖先們可能源于埃迪卡拉紀(jì)，但是并沒有化石證據(jù)支持，本次發(fā)現(xiàn)填補了這一空白）。

這項工作還為早期兩側(cè)對稱動物的生態(tài)學(xué)行為研究，以及兩側(cè)對稱動物與沉積物基底和菌席之間的相互作用研究提供了重要依據(jù)。不得不說，“遠(yuǎn)古小蟲”雖已逃走，但仍然為科學(xué)研究立下一功?。ň庉嫞盒∑猓?/p>

參考文獻：

1. Chen, Z., Chen, X., Zhou, C., Yuan, X. and Xiao, S., 2018. Late Ediacaran trackways produced by bilaterian animals with paired appendages. Science advances, 4(6), p.eaao6691.
2. Meyer, M., Xiao, S., Gill, B.C., Schiffbauer, J.D., Chen, Z., Zhou, C. and Yuan, X., 2014. Interactions between Ediacaran animals and microbial mats: Insights from Lamonte trevallis, a new trace fossil from the Dengying Formation of South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 396, pp.62-74.
3. Duda, J.P., Blumenberg, M., Thiel, V., Simon, K., Zhu, M. and Reitner, J., 2014. Geobiology of a palaeoecosystem with Ediacara-type fossils: the shibantan member (Dengying formation, South China). Precambrian Research, 255, pp.48-62.
4. Seilacher, A., Buatois, L.A. and Mángano, M.G., 2005. Trace fossils in the Ediacaran–Cambrian transition: behavioral diversification, ecological turnover and environmental shift. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 227(4), pp.323-356.
5. Liu, A.G., Mcilroy, D., Matthews, J.J. and Brasier, M.D., 2014. Confirming the metazoan character of a 565 Ma trace-fossil assemblage from Mistaken Point, Newfoundland. Palaios, 29(8), pp.420-430.

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