人類遠祖可追溯到5.35億年前皺囊動物,只有1毫米大小

2020-12-04 澎湃新聞

西北大學研究表明:目前人類遠祖可追溯到5.35億年前的皺囊動物,它有一張圓圓的大嘴,無肛門,廢物要從身上的排水鰓孔排出。

>>科普一下

整個動物界劃分為三個亞界,分別是低等的基礎動物亞界,原口動物和後口動物亞界。

對於食物養分以及自身代謝物,基礎動物口和肛門合一,是同一個口進同一個口出,原口動物是前口進,後口出,而後口動物則是後口進,前口出。

原口動物和後口動物主要區分界定的依據就是口與肛門的顛倒。這次發現的小東西,重點就是在它身上發現了被認為是鰓裂構造雛形的成對排水鰓孔,由此認定它就是後口動物。

隱生宙和顯生宙是學界對地質時代的劃分,就好比不同的朝代,隱生宙在5.4億年前,動物還是微型化;到了顯生宙,動物個體開始越來越大。

宏化就是指在生命演化中動物個體變大,以致肉眼可辨的過程。

「我是誰?我從哪裡來?」這個看似最簡單的問題,對西北大學早期生命研究團隊來說卻是一個需要不斷努力和突破的命題。

1月30日,全球最有名望的科學雜誌之一的英國《自然》雜誌上發表了西北大學早期生命研究團隊等單位關於寒武紀大爆發研究的又一重要成果:人類遠祖可追溯到5.35億年前的皺囊動物,這個只有1毫米大小、卻有著一張大嘴的橢圓形動物,是目前發現的最早、最小的人類祖先。

這個遠祖

長得像個橢圓的泳帽

西北大學早期生命研究團隊是在化石中找到人類這個遠祖的。

它是一個小東西,只有1毫米大小,長得像一個橢圓的泳帽,有一張圓圓的大嘴,體表長著4對體錐,卻沒有肛門,吃了東西後,廢物要從長在身側成對的排水鰓孔排出。

該研究項目成員、西北大學地質系研究員韓健在接受華商報記者採訪中表示,這個圓咕隆咚的小東西,就是目前發現的最早、最小的人類祖先,距今大約5.35億年。隨著時間發展,這個小型祖先慢慢長大,幾百萬年以後,長成了小蟲子,接著又有了有脊椎有頭腦的魚,再經過5億多年,才有了古猿、人類。

據了解,西北大學早期生命研究團隊早在1994年就開始了對澄江動物群5.2億年的早期生物演化研究,發現了包括天下第一魚和古蟲動物門在內的多門類後口動物之後,於2006年開始通過對微體生物化石的研究,致力於尋找人類更早的祖先。2014年3月,他們在陝南5.35億年寬川鋪微型動物化石中發現第一枚皺囊動物的標本。

「開始並不認識,也沒太注意。」韓健介紹,直到2015年11月,他們又發現了五六枚同樣的化石標本,這才有了較清晰的思路。通過對這些化石的研究分析,最後發現了已知最原始的後口動物——冠狀皺囊動物,也就是上面說的橢球形小東西。而按照學界的理論,人類是後口動物大家族中的一員,因此,這個小東西也就是人類最古老的遠祖了。

發現的皺囊動物

無疑是人類「微型祖先」

中科院院士、西北大學教授舒德幹粗略地講了一遍如何找見這小東西的大概過程。韓健等人採回來的化石先經醋酸浸泡,其中的圍巖成分會分解,這樣藏在石頭中的小東西的軟殼就留下來。通過顯微電鏡、顯微CT等技術對這些軟殼進行觀察、分析,再對因擠壓已變得扁平的外形進行復原,這樣就看到了最後發現的橢球形的小精靈。

「別小看這個小東西,它把「人類從哪兒來」的認知又往前推進了一步。」舒德幹表示,該發現的意義在於它很可能代表著後口動物亞界的一個根,從而與創造鰓裂構造雛形的「微型」人類遠祖密切相關。

此前,還是西北大學早期生命研究團隊在雲南澄江動物化石群中發現的「天下第一魚——昆明魚目」,已將後口動物演化至「釐米級」大小,代表著剛剛創造出頭腦和原始脊椎的人類祖先,而此次發現的皺囊動物是「毫米級」,無疑是更古老、更原始的人類「微型祖先」。

「按照古生物進化理論,生物是由小往大進化,越小意味著越處於進化的底端。」舒德幹表示,這一發現,不僅對人類早期祖先的認知在大小上從「釐米級」推進至「毫米級」,在時間上也由距今5.2億年前推至5.35億年前的顯生宙最早期。

人類祖先經歷了無數次演化創新

此前,科學界已有共識,地球上所有動物共同構成了在親緣上彼此關聯的動物界或動物譜系樹。動物界中數以億計的古今成員依其譜系演化關係可以歸併為基礎動物、原口動物、後口動物三個亞界。其中,人類是後口動物亞界的一員,其起源演化一直為學術界特別關注。

「在6億年前地球上還沒有動物,之後是多細胞的微小生物,再進化才有了低等動物。」舒德幹說,一百多年前,達爾文第一次在《人類的由來》中提出「人類源出於低等動物」,近6億年來,人類祖先經由動物譜系樹的基幹到主枝到分枝再到細枝一級一級分化而來,其間經歷了無數大大小小的演化創新。

藉助生物學和古生物學信息構建動物譜系樹並探尋其起源,是理清人類遠古祖先演化脈絡的前提。2008年,舒德幹構建了最早的動物譜系樹,他的研究團隊2016年還以「地球動物樹成型」研究獲得了國家自然科學獎。

「數百萬年來,人類近祖從古猿進化到現代人類,在基因組和形態學僅僅經歷了一些小修小補的改良,而人類遠祖在進化上的裡程碑式創新則主要發生在5億多年前的寒武紀大爆發。」舒德幹說,寒武紀大爆發形成的脊椎動物、頭索動物、棘皮動物等都是後口動物的早期原始代表,而人類也是後口動物亞界的一員,這些重要發現為人們探索早期遠祖的來龍去脈提供了基礎證據。

還有比「毫米級」更小、更遠的祖先嗎?

舒德幹舉例說明人類的演進過程。比如,現代人類之所以能夠直立行走,就得益於脊椎的支撐,而之所以成為「萬物之靈」,全憑其聰明的大腦;又比如,人類胚胎發育早期鰓裂殘跡暗示著,其遠祖一定經歷過行使鰓裂功能階段,而正是鰓裂的創新,才引發了動物界在取食和呼吸上的新陳代謝重大革命,該團隊發現的古蟲動物門親身經歷了這一裡程碑革命。

「澄江動物群發現後,我們就在思考,是否還有比其更古老更原始的根底類群?韓健在陝南寬川鋪動物群的新發現,給了這個問題一個肯定的答案。」舒德幹說,動物演化邏輯已告訴人們,澄江「釐米級」動物必然源自更古老的「毫米級」微型祖先,而寬川鋪動物化石群中發現的皺囊動物,讓這些微型後口動物始祖顯出廬山真面目。「如果將澄江動物群中的後口動物大爆發比作一掛鞭炮燃起的話,此次寬川鋪動物群中『皺囊動物』的發現,相當於找到了這掛鞭炮的引線。」

「對生物起源和演化的探索是永無止境的,以後還會尋找比『毫米級』更小、更遠的祖先。」韓健表示,要回答人類從哪裡來,世界上數以千億的各種生物從哪裡來,目前只是推進了一步,追溯到最原始的根源可能還有很長的距離,而隨著科學技術的進步和研發手段的豐富,肯定會距離那個終點(會)越來越近。

(原題為《人類祖先從「釐米」推至「毫米」》)

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