寒武紀大爆發 我們離謎底越來越近

2021-02-15 掌上科技館

學者們認為,伴隨著動物起源和寒武紀大爆發,地球巖石圈、大氣圈和水圈也發生了一系列重大事件。首先是巖石圈板塊的劇烈運動,隨後又發生了新元古代晚期極端氣候變化「雪球事件」,這一時期地球各圈層劇烈變化和相互作用,可能導致了多細胞生物,特別是動物的快速起源和寒武紀大爆發。21世紀開始,在雪球事件假說帶動下,寒武紀時期生物與環境協同演化研究逐漸成為地球科學交叉研究的前沿。

「生命與環境的協同演化始終是相輔相成的連環過程。」中國科學院南京地質古生物研究所研究員趙方臣告訴記者,地質學家、演化生物學家、古生物學家、進化論學者對寒武紀大爆發的關注,主要集中在環境因素、生物自身即發育基因調控網絡因素和生態效應三方面。

從新元古代晚期至寒武紀早期, 地表環境的劇烈變化, 必然會對地球生物演化產生深刻影響。同時, 生物作用又會積極地改造地表環境,從而又影響到生物的演化;在生物自身方面,動物多種多樣軀體構型的發育構建受基因調控網路的控制, 動物門類軀體構型的演化,由基因調控網路的組成和結構隨時間變化而定。它們也是動物發育演化的基本內在因素,而且在寒武紀大爆發時期已經形成。因此, 很多學者認為寒武紀大爆發是一種生態現象, 並提出不同的生態驅動學假說。「總之,隨著對世界各地生物群的深入研究,我們也在不斷刷新對寒武紀大爆發的認知。」趙方臣強調說。

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    由中科院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎領導的中英俄團隊最新研究發現,氧氣含量是控制寒武紀大爆發進程的最關鍵因素。相關成果於2019年5月6日在線發表在英國《自然》雜誌子刊《自然—地球科學》。現代快報+/ZAKER南京記者胡玉梅實習生徐可文/攝動物並非突然爆發出現,氧氣含量是「密鑰」5.4億年前,各種動物「突然」爆發式出現,這被古生物學家們稱為「寒武紀生命大爆發」。通過多年研究,朱茂炎團隊揭開了謎底:地球上的動物並不是「突然」爆發式出現的,而是經歷了幕式演化的過程;在這過程中,氧氣含量是幕後操盤手,控制著大爆發進程。
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    從寒武紀開始,地球上突然出現種類繁多的多細胞動物,人們稱這種現象為「寒武紀大爆發(Cambrian explosion)」,也叫「寒武紀大爆炸」。寒武紀大爆發的化石證據包括小殼化石、布爾吉斯型特異埋藏的軟軀體生物群以及令世人震驚的我國雲南澄江生物群。
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    「寒武紀」這個名字想必大家都不陌生,著名的「生物大爆發」就出現在這個時期。「寒武紀大爆發」對地球生物的貢獻有多大呢?請您看一組簡單數據,您立刻就明白了。註:寒武紀初期部分動物種類寒武紀生物大爆發成因之謎關於寒武紀生物大爆發的原因,科學界尚無統一定論。越來越多的科學家相信,它是由幾個因素共同作用產生的結果:1.兩性生殖的出現。
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    在地球歷史中,寒武紀是一個引人注目的重要時期,早在19世紀初期,人們便注意到一個現象,即從寒武紀開始,地層中保存了大量的化石,而在寒武紀以前的地層中卻很少有化石。因此寒武紀被確定為顯生宙(phanerozoic)的起始,表示從寒武紀開始,地球上有了「看得見的生命」。
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    關於寒武紀大爆發有各種解釋,它也成為了古生物學和地質學上的一大懸案。 最近,瑞典隆德大學的跨學科團隊在最新一期《自然?生態學與演化》上提出了一個關於寒武紀大爆發的新假說。他們通過腫瘤研究提出,寒武紀大爆發緣於多細胞生物的一種特殊能力,而非含氧量增加等外部條件的變化。
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    【科技前沿】  光明日報北京7月4日電(記者袁於飛)埃迪卡拉紀晚期—寒武紀早期是後生動物起源和早期演化的關鍵時期,幾乎所有現代的動物門類在一個較短的時期內快速出現,海洋生態系統也接近現代水平,這一現象被稱為「寒武紀大爆發
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    交匯點訊 發生在5.4億年前的寒武紀大爆發,是生物演化史上最重要的事件之一,現生動物的絕大多數門類在很短的時間裡「突然」出現,奠定了顯生宙生物演化的基礎。是什麼原因導致了這次大爆發?大爆發的過程什麼樣?來自中英俄團隊的最新研究表明,氧氣含量是控制著寒武紀大爆發進程的最關鍵因素。
  • 達爾文或許也理解不了,生命為什麼在寒武紀集中爆發?
    寒武紀大爆發的一個基本組件是兩側對稱動物發育系統的出現。要保證宏觀進化能級聯傳遞下去,發育系統必須已經先建立起來,但導致寒武紀多樣性成因的線索必須有近5.4億年的時間。通過這種方式,主要兩側對稱動物已經發展到開發工具,以應對複雜局面和機會。由於巨吞噬細胞的能力,複雜食物網的出現是寒武紀生命爆發中生物多樣性急劇增加的重要驅動力。當然,部分穴居生物改變基質的物理和化學性質(即常說的系統工程師的生態效應)。