稀有水母化石發現迄今最古老游泳型水母

人類的走過會留下痕跡，鵝的走過也會留下痕跡，但水母是悲傷的小生物——它們通常不會在地下留下任何痕跡。

“大多數水母的身體成分97%是水，很難形成化石。這使得水母行為的起源和進化成為學術界長期難以回答的問題。” 西北大學研究員韓健告訴中國科學報。

但一次偶然的機緣，讓韓健找到了解決這個問題的關鍵。 他和他的團隊的科學發現表明，水母的游泳行為可能是一種“副產品”。 相關論文近期發表在《eLife》雜志上。

罕見的水母化石被發現

2016年，韓健等人在已發表的澄江生物群化石中無意中看到了類似碗口的印象。 碗口下方有放射狀紋路，形狀與現代水母極為相似。 通過仔細鑒定，他們確認這是迄今為止已知最古老的游泳水母。

云南澄江生物群記錄了距今約5.18億年前的寒武紀生態景觀。 大多數現代動物類別的祖先都可以在這里找到。 但在此發現之前，這里并沒有發現水母的蹤跡。

“物以稀為貴，這是非常難得的研究資料。” 韓健說道。

為什么這種水母會保存在化石中并不是一個容易解釋的問題。 科學家推測澄江動物群經歷了一個快速埋藏階段。 許多生物在死亡前后都會遭遇劇烈的渾濁沉淀。 在物理化學條件和厭氧微生物的共同作用下，軟組織才得以完全降解。 各種礦物，如無機碳、黃鐵礦、硅鋁酸鹽、磷酸鈣等。

然而，這些化石有一個主要缺點。 “現代水母依靠傘緣的冠狀肌收縮排水，并產生反作用力推動游泳。然而，澄江生物群的水母化石沒有留下任何這些肌肉的證據。” 韓健說道。

不會游泳的水母“祖先”被發現

幸運之光再次降臨到陜南。 研究人員在寒武紀寬川鋪組（距今約5.35億年前）發現了保存有各種軟組織結構的水母化石，該組的歷史比澄江生物群還要古老。 與現代水母類似，直徑為1至4微米的肌束離散地分布在其內傘的邊緣周圍。

但這些水母也表現出了與現代水母不同的特征。 無論是孵化前還是孵化后的很長一段時間里，它們都被自己分泌的鞘包裹著。

這種結構對于科學家來說看起來很熟悉。 宋錫坤，博士參與這項研究的廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室的教授說：“甲殼素鞘和鈣質骨骼廣泛存在于現存刺胞動物的息肉中，我們在寒武紀晚期就發現了它們。這種保護結構也在高等息肉的化石中發現了。”

“這些帶有鞘的早期寒武紀水母很可能是一種特殊的息肉結構。” 宋錫坤說道：“它們應該是底棲的，無法自由游動。”

陜南早寒武世寬川鋪組化石掃描電鏡照片顯示環狀肌肉（AD）及系統化石復原圖（E）

那么“水母”和“九頭蛇”到底是什么關系呢？ 真可謂“你中有我，我中有你”，非常有趣。 根據現代生物系統的分類，刺胞動物門包括珊瑚總綱和水母總綱，其中水母總綱還包括水母綱、立方水母綱、水母綱和水螅綱。 這些動物看起來形狀各異，有的看起來像樹枝和藤蔓，有的看起來像透明的魚缸，但實際上可以大致分為兩種形態：固定階段的水螅和游動階段的水母。

以碗形水母為例，其生命過程大致可分為受精卵、漂浮幼體、固定生活的息肉、具有游泳能力的碟形幼體以及會游泳和捕食的水母。 經過仔細觀察，息肉實際上可以被粗略地認為是倒置的水母，盡管它們的內部形態和結構會有所不同。

水母是怎樣游泳的？

古老的化石就像一塊塊，逐漸完成了水母游泳之謎的謎題。

寒武紀第一期的小殼動物化石大多生活在底棲和表層，早期水母也不例外。 在胚胎發育后期的息肉階段，它們有圓錐形或塔形的鞘，生活在水底的沉積物上。 通過擠壓和收縮水母鐘，隱藏在鞘內的圓形肌肉系統可以用來進食和呼吸。 到了寒武紀第三期，水母就已經會游泳了。 這就大致鎖定了水母可能發生游動行為的時間段。

“擺脫鞘的束縛，可以自由游動的水母很可能出現在寒武紀第二期，但目前還沒有化石證據。” 論文第一作者、青島海洋地質研究所王興博士說。

“根據達爾文的進化論，任何復雜的生命現象都是經過很長一段時間進化而來的。我們推測水母的游泳行為只是底棲水母進食和呼吸的副產品。” 韓健說道：“在長期的進化過程中，水螅狀的水母逐漸具備了有節律的神經沖動、感知重力的平衡石、伸縮性極強的冠狀肌、粗壯的中筋膜、相對較深的下傘腔，徹底改造，并且恰逢外部條件，如海水含氧量的增加、水體中的其他獵物等，從而擺脫了傘體的束縛。脫鞘，變成一只游泳的水母，開始在海里自由地游動。”

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