什么促使生命在大约5.2亿年前蓬勃发展？

在 5.2 亿年前的某个时候，动物生命以前所未有的方式开始繁盛。早期时代的小型贝壳、蠕虫甚至是海绵状的谜团，突然展现出一种新的物种，它们居住在从海面到海底的全球海洋中。这些早期生物的化石分布在从加拿大不列颠哥伦比亚省的山脉到澳大利亚南海岸等各种地方。其中许多生物如此奇特，以至于古生物学家花费了几十年时间才弄清楚这些生物在生命之树中的位置，以及它们可能与哪些现代生物有关。动物多样性的绽放是如此令人印象深刻，以至于有时被称为“寒武纪大爆发”。

古生物学家们仍在争论这一现象的性质。虽然一些研究人员认为单一事件导致了生命的爆发，但另一些研究人员则认为，由于各种因素，生物的广泛多样化发生在数千万年间。无论如何，近岸珊瑚礁的遗迹都无可争议地证明，在寒武纪，动物生命呈现出令人惊叹的新形态和行为。不仅有蠕虫在海底沉积物中穿梭，贝壳散落在海底，还有古代捕食者用棘状附肢捕捉小型猎物，多眼觅食者在沙中搜寻微小食物，看起来像活的刺猬的装甲无脊椎动物，甚至我们自己纤细的、鱼类般的祖先。

自 19 世纪以来，专家们就已知道在寒武纪发生了重大的事件。在中寒武纪地层中，古生物学家发现了大量奇特的动物，其中许多是现代生物（如昆虫和乌贼）以及我们自己的原脊椎动物祖先的早期先驱。这种明显的转变需要解释，这促使专家们提出了各种不同的假说。

一些关于触发寒武纪生物多样性爆发的解释与气候变化和海平面等非生物因素有关。也许洋流改变，将更多的营养物质带到浅水区，那里已经有带壳和蠕虫状的动物；或者氧气涌入海洋，带来了新的生物可能性。还有一些研究人员则提出，动物自身的解剖结构和行为导致了这种转变。怪诞虫（Anomalocaris）是加拿大伯吉斯页岩中最著名的动物之一：一种捕食性无脊椎动物，头部前方有一对抓握状附肢，一个圆盘状的嘴巴，上面有牙板，可以帮助吸入猎物，以及长在柄上的复杂眼睛，可以更好地探测潜在的食物。一些古生物学家认为，此类捕食者的兴起在寒武纪引发了一场进化军备竞赛，猎物物种必须发展出装甲、逃跑的方式，或者甚至发展出复杂的眼睛来首先发现捕食者。

瑞士洛桑大学的古生物学家 Gaëtan Potin 说：“生态系统变得更加复杂，与我们今天所知的生态系统更加相似，有了游泳的动物和第一批捕食者。”浮游生物漂浮在海面附近。捕食者在水柱中游动。动物则在由各种海绵构成的珊瑚礁周围的沉积物中掘穴。

许多专家认为，单一原因无法解释整个图景。事实上，研究人员仍在努力弄清楚已知化石与真实的寒武纪生命整体图景之间的关系。化石记录是不完整的，有时看似突然的出现实际上是由于信息缺失造成的。化石在地球上的分布并不均匀。法国里尔大学的古生物学家 Thomas Servais 说，一层富含化石的岩石，但其下方的岩层化石很少，这可能会造成一种爆发的错觉，仅仅是因为较老的岩层碰巧没有保存该地区的生命。化石记录的性质影响了古生物学家提出的模式。

给人的印象是爆发，而实际上这一层代表了更长期的多样化。大多数寒武纪生物被吃掉、腐烂或未能进入化石记录，这或许掩盖了伟大生物多样化之前数百万年的生命状况。更多的化石发现可能会填补进化故事中的空白。寒武纪确实是动物进化成许多新形态和生态位的时代，但那个时期可能见证了一个长期的展开，而不是“爆发”这个词所暗示的突然瞬间。

对数百万年来全球发生事件的复杂性的真正理解仍在形成中。例如，今年夏天早些时候，古生物学家命名了一种来自伯吉斯页岩的新型三眼寒武纪捕食者。即使在一个已知且历史悠久的地点也能发现新物种，这凸显了关于寒武纪化石记录我们还有多少需要学习。

我们对寒武纪生命的了解，通常来自于保存在海绵填充珊瑚礁中的化石，这些珊瑚礁在地球大部分陆地连接在南半球并被广阔的泛大洋环绕时，在沿海水域蔓延。非珊瑚礁栖息地（如深海或远洋）中的生命仍然未知。尽管如此，现有证据表明，寒武纪是一个至关重要的时期，进化出了新的生命形态，并为填充现代世界的生态系统奠定了基础。

怪诞虫的近亲是寒武纪生态系统日益复杂的一个迹象。被称为放射齿类（radiodonts）的怪诞虫所属的大家族，包括早期的节肢动物，它们的大小各不相同，附肢也非常不同。“在放射齿类动物中，有些非常小，不到一英寸长，有些则超过六英尺长，”Potin 说。这种尺寸范围表明这些动物需要不同数量的不同食物来源。除了捕食性形态外，一些放射齿类动物在沉积物中筛选微小猎物，另一些则将梳状附肢伸入水体，在聚集着微观生物的表层水附近收集浮游生物。

洛桑大学的古生物学家 Allison Daley 说：“多种放射齿类动物生活在同一地点，这表明有足够的猎物来维持多个相对大型捕食者种群。”这些带刺的动物以不同的方式捕食，在同一地点以不同行为和大小的猎物为食。“对我来说，这表明在寒武纪已经存在一个复杂且多样化的生态系统，”Daley 说。

仅靠军备竞赛无法解释这些动物为何会呈现出如此多的形态，氧气水平或全球温度的变化也无法解释。“它不是突然发生的。它也不局限于一个地方或一个时刻，”Servais 说。来自生物和非生物世界的影响共同促成了伟大的繁荣。捕食者与猎物之间的互动，以及对食物的竞争，无疑推动了生命进化出各种形态。这些生物能够建造贝壳、外骨骼和装甲，这取决于溶解在海洋中的矿物质。温暖、浅水栖息地的扩张，使寒武纪珊瑚礁得以生长，为这些动物提供了更多的生存空间和互动机会。地球环境的变化为生命开始在资源充足的海洋中重塑自身奠定了基础。生命并非以“爆炸”的方式出现。当条件恰到好处时，它开始绽放，为我们今天所知的世界奠定了基础。

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