所有动物的祖先找到了?科学家发现迄今最古老两侧对称动物

科学
所有动物的祖先找到了?科学家发现迄今最古老两侧对称动物
麻省理工科技评论 2020-03-28

2020-03-28

一直以来,科学界都有一种猜想,认为包括人类在内的大多数动物都可能拥有同一个祖先,比如某个最古老的多细胞生物。
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一直以来,科学界都有一种猜想,认为包括人类在内的大多数动物都可能拥有同一个祖先,比如某个最古老的多细胞生物。

一直以来,科学界都有一种猜想,认为包括人类在内的大多数动物都可能拥有同一个祖先,比如某个最古老的多细胞生物。近日,加州大学里弗赛德分校的地质学家通过研究一块澳大利亚化石,发现了证明这种猜想的有力证据。

科学家发现了一种非常微小的蠕虫状生物化石,命名为 Ikaria wariootia。它是迄今为止最古老的两侧对称动物,即拥有正面和背面,左右对称,并且通过肠道连接身体两端开口的生物。研究成果以论文的形式发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

所有动物的祖先找到了?科学家发现迄今最古老两侧对称动物

图 | Ikaria wariootia 的三维渲染图(来源:Sohail Wasif/UCR)

目前人类发现的最早的多细胞生物是埃迪卡拉生物群(Ediacaran Biota),化石显示它们形态各异,大多类似于管状或叶状,还有一些海藻类生物。但是其中大部分生物与当今我们熟知的动物并没有直接关系,因为它们缺乏大多数动物的基本特征,比如缺少嘴或肠道。

在动物的进化过程中,一个关键的步骤是两侧对称性的发展,因为这种特性允许有机体有目的地运动和分化身体组织,例如人类身体的左右对称性。从毫不起眼的蠕虫和昆虫,到恐龙这样的庞然大物,再到人类自身的发展和进化,都围绕这种独特的对称性展开。

现代遗传学生物学家认为,通过研究现代动物的基因,可以推断出最古老的两侧对称生物祖先可能拥有简单而小巧的身形,具备基本的感觉器官。但即使这种生物有化石遗留,也很难保存和分辨,因为时间太久,体型太小,难以引起注意。

在 15 年前,科学家在南澳大利亚一些 5.55 亿年前的矿床上,发现了微小的隧道状痕迹,像是某种生物爬行留下的痕迹。他们猜测,这很可能是古老的两侧对称生物的 “杰作”,但却找不到类似的化石,缺乏证明猜想的关键证据。

最近,加州大学多个分校的研究人员在寻找证据上取得了新的进展。

地质学教授 Mary Droser 注意到,一些隧道附近有十分微小的椭圆体痕迹。在 NASA 的资助下,他们对痕迹进行了三维激光扫描,发现它们都有极其相似的形状——类似于米粒,呈现出非常明显的头部和尾部,还有微弱的肌肉迹象,很像是一种生物。

所有动物的祖先找到了?科学家发现迄今最古老两侧对称动物

图 | 三维扫描图,能看出形状和细微的肌肉痕迹(来源:Droser Lab/UCR)

扫描结果还显示,如果它是一种生物,那么其长度在 2-7 毫米之间,宽度在 1-2.5 毫米之间。这个尺寸和隧道爬痕的大小恰好吻合。

研究人员 Scott Evans 表示,“我们一直相信这些生物存在,但也知道分辨它们的难度很大,不过在使用 3D 扫描之后,我们就知道有了重要发现。”

研究人员随后将这种生物命名为 Ikaria wariootia,为了纪念这片土地和原始土著人。他们认为,隧道爬痕出现在矿床的最底层,因此 Ikaria 很可能是迄今为止人类发现的最古老的两侧对称生物。

尽管其形状相对简单,但与该时期的其他化石相比,Ikaria 算是比较复杂的。它可以钻入海底氧气充足的薄沙层中寻找有机物,意味着它拥有基本的感官能力,同时它身体的曲线反映出明显的前端(头部)和后端(尾部),支持它在隧道中定向运动。

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图 | Ikaria wariootia 在石头上留下的痕迹(来源:Droser Lab/UCR)

Ikaria 留下的爬行痕迹边缘呈现出明显的褶皱样式,类似于高低起伏的山脉,证明它的身体可以像蠕虫一样收缩肌肉来向前蠕动,从漫无目的的游荡变为有明确目标的活动。研究人员还在爬痕中观察到了沉积物位移和以有机物为食的生物体迹象,表明 Ikaria 可能拥有嘴、肠道和肛门。

如果研究成果得到了学界的广泛认可,那么 Ikaria wariootia 就会成为目前已知的最古老两侧对称动物,包括人类在内的绝大多数现存动物都可以追溯到它身上,拥有一个蠕虫状的祖先。

“这符合进化生物学家的预测,” Droser 表示。“我们发现的结果与他们的预测如此巧妙地结合在一起,真是令人兴奋。”

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