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海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

今天,生命世界充滿了燦爛的色彩。雄性孔雀的羽毛五顔六色,是用來讨好愛情的,毒蘑菇用鮮豔誇張的色彩告誡鬼魂:我是有毒的,不要碰我!另一方面,蝴蝶的鮮豔色彩既具有求愛功能,又具有威懾功能。

生命誕生于地球上大約38億年前,直到5億多年前的寒武紀早期,各種複雜類型生命的先驅才出現。那麼,生命的豐富多彩是什麼時候開始的呢?到目前為止,人們對史前生物的實體顔色知之甚少,但一位英國古生物學家的研究為史前生物的顔色打開了一扇窗。

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

<中質蠕蟲腳上的亮光>h2級"pgc-h-right-arrow"</h2>

跟随我進行一次想象中的旅行,參觀這位華麗的古生物學家。倫敦大英自然博物館擁有250年的曆史,藏品超過7000萬件,是世界頂級博物館之一。博物館的安德魯·帕克(Andrew Parker)博士多年來一直在研究寒武紀化石生物。

"多年來,化石一直深埋在岩石中,經過高溫和高壓,它們必須保留的顔色幾乎是不可能的,"帕克說。我們通常看到的化石的顔色隻是當生物遺骸的成分被礦物質取代時形成的岩石的顔色。然而,由于偶然的好運氣,我遇到了寒武紀生物鮮豔的色彩。"

1993年,帕克參加了一項跨國科學家合作,重點是澳洲周圍的海洋生物,帕克在那裡研究了一類稱為中足類動物的海洋動物。

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

中足類是一種形狀像蝦的小型甲殼類動物,長度不超過幾毫米,包裹在兩個堅硬的殼中。中生代蠕蟲的屍體非常小,以至于從海洋中打撈出來後,必須将它們放在顯微鏡下才能看到它們身體的詳細結構;它們的外殼堅硬而滑溜,是以很難将它們翻轉并用工具固定。"盡管困難重重,但對中胚層病的觀察激發了我後來的研究,"帕克說。

有一天,當帕克在海洋調查船的實驗室裡觀察中生代蠕蟲時,他看到了間生蟲的身體在一瞬間發光。帕克覺得自己的眼睛很微弱,他揉了揉眼睛,繼續通過顯微鏡的目鏡觀察。随後的許多觀察表明,這不是幻覺,中生代蠕蟲确實會發出綠光。回想起那一幕,帕克還是很興奮,說道:"美索皮獸的身體發光了,這在任何文獻中都沒有提到,但我認為這很重要,并進一步探索了它。"

經過進一步的觀察,帕克發現中足類動物的亮綠色光來自腳上的細毛。就像我們經常看到的蝦蟹一樣,中生代蠕蟲的腳和腳上的細毛被包裹在幾個丁基外骨骼中,光線從外骨骼表面發出。在将中生代蠕蟲帶回大英自然科學博物館後,帕克使用電子顯微鏡詳細分析了标本。他發現,中足類動物腳上的細毛表面有一種特殊的結構,實體上稱為光栅。光栅反射光,并通過光的幹涉和衍射産生各種顔色。是以,帕克心中有一個确定性:中足類動物腳上的綠燈,必須由腳上的光栅發出!

寒武紀化石的光栅

中質表的光栅結構給了派克很大的啟發。"與顔料不同,由光栅等物體結構産生的顔色可以儲存在化石中,"他說。蝴蝶在花叢中翩翩起舞,翅膀的顔色也是由結構産生的。如果史前生物也有結構顔色,它們肯定會在他們留下的化石中被發現。"

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

考慮到這一點,帕克立即繼續前進,首先參觀了位于華盛頓特區的史密森尼國家自然曆史博物館.C,該博物館收藏了大量的生物标本和化石。帕克分析了博物館的寒武紀化石,發現了三種具有光栅結構的化石。史密森尼收藏的寒武紀化石來自加拿大落基山脈的伯吉斯頁岩,該頁岩生活在5億多年前的淺水區,是着名的寒武紀爆發所創造的現代生活的先驅。

帕克的第一個具有光栅結構的化石被稱為Wiwaxia。Vivasi蠕蟲的身體隻有大約5厘米長,與其說是動物,不如說是帶有兩排荊棘的鵝卵石。帕克從它表面的鱗片和背部的多刺表面找到了光栅結構,當它活着的時候,它一定是五顔六色的光芒,在海底下慢慢爬行。

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

接下來是馬雷拉。蠕蟲的形狀像著名的古代三葉蟲,但其身體最誇張的部分是一對腳和觸手。它隻有大約2厘米長,生活在海底附近,有時爬行,有時遊泳。它的腳和觸手覆寫着光栅結構,這表明小動物的身體在活着的時候也是彩色的。

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

最後是卡納迪亞。該動物長約2厘米,絨毛細膩,像樹上的毛毛蟲。帕克發現它絲滑蓬松的表面充滿了光栅結構,這表明當動物活着的時候,它的絨毛一定像玻璃燈一樣閃閃發光。

通過這個不尋常的想法,帕克發現了化石表面的光栅結構,證明這些古老的生物色彩鮮豔。帕克仍在尋找寒武紀生物的光栅,他将向我們展示一個更加豐富多彩的寒武紀海洋生物世界。

海洋中的生物在5億年前的寒武紀時期是五顔六色的嗎?還是灰色?

生物的顔色是功能性的。幾年前,在研究澳洲水域的中生代蠕蟲時,帕克發現中足類動物腳上的光被用來吸引異性。當間質雌性相遇時,雄性首先繞着雌性圈,用綠色的腳向雌性吹噓,就像雄性孔雀向雌性展示美麗的羽毛一樣。接下來,如果雄性和雌性相愛,它們會一起擁抱并開始交叉。

帕克認為,由于當今許多生物都以顔色作為交流的媒介,寒武紀海洋生物的豐富多彩無疑起着兩個基本功能,即求偶和回避。"寒武紀是在化石中發現生物顔色證據的最古老的時代,當時的生物一定使用顔色作為交流手段之一,就像今天的生物一樣,"帕克說。寒武紀不僅發生了生物爆炸,而且是生命中最早與顔色交流的時間。"