為什麼地球上一些最早的複雜生物首變大了？

為什麼地球上一些最早的複雜生物首變大了？

地球上一些最早的複雜生物——可能是現存最早的動物——長大了，不是為了爭奪食物，而是為了儘可能多地繁衍後代。

這項由劍橋大學領導的研究發現，生活在5億多年前海洋中最成功的生物是那些能夠「扔」得最遠的後代，從而在周圍環境中繁衍生息的生物。研究結果發表在《自然生態與進化》雜誌上。

在埃迪卡拉紀之前，在635萬到5.41億年前，生命形態是微小的，但在埃迪卡拉紀，大型複雜的生物首次出現，其中的一些——比如一種被稱為rangeomorphs的生物——長到兩米高。這些生物是地球上第一批複雜的生物，儘管它們看起來像蕨類植物，但它們可能是第一批存在的動物——儘管科學家們很難完全確定它們的存在。埃迪卡拉生物似乎沒有嘴巴、器官或移動的工具，因此它們被認為從周圍的水中吸收了營養。

隨著埃迪卡拉生物的長高，它們的體型變得多樣化，並且一些進化出的莖狀結構來支撐它們的高度。

在現代環境中，如森林，生物之間爭奪光等資源的競爭非常激烈，因此，與矮鄰相比，高大的樹木和植物具有明顯的優勢。「我們想知道在埃迪卡拉紀是否有類似的驅動生物的因素，」論文的第一作者，劍橋大學地球科學系的Emily Mitchell博士說。「競爭的結果是地球上的生命變大了嗎?」

米切爾和她的合著者夏洛特·肯辛頓博士來自加拿大紐芬蘭紀念大學，他們在世界上埃迪卡拉人化石最豐富的地區之一——紐芬蘭東南部的錯點研究了化石。

早些時候的研究假設，不同水深的營養物質的競爭導致了體型的增大。然而，目前的研究表明，埃迪卡拉海洋更像是一個「你能吃到飽」的自助餐。

「當時海洋的營養非常豐富，所以對資源的爭奪並不激烈，食肉動物也不存在，」米切爾說，他是默里愛德華茲學院的亨斯洛研究人員。「所以一定有另外一個原因可以解釋為什麼生命形式在這段時期變得如此巨大。」

因為埃迪卡拉生物不能動，而且被保存在它們生活的地方，所以從化石記錄中分析整個種群是可能的。利用空間分析技術，Mitchell和Kenchington發現身高和食物競爭之間沒有相關性。不同種類的生物體不會佔據水柱的不同部分，以避免爭奪資源——這一過程被稱為「分層」。

肯辛頓說:「如果它們在爭奪食物，那麼我們就會發現，長有莖的生物是層層疊疊的。」「但我們發現了相反的結果:沒有莖的生物體實際上比有莖的生物體更有層次感，因此莖可能有另一種功能。」

根據研究人員的說法，莖的一個可能的功能是使後代更分散，這是通過驅逐小繁殖體而產生的範圍表型。最高的生物被最大的後代群包圍著，這表明身高的好處不是更多的食物，而是更大的機會在一個區域定居。

米切爾說:「雖然個頭較高的生物可能生活在水流速度較快的水裡，但這些群落中沒有分層現象，這表明它們的身高並沒有給它們在營養吸收方面帶來任何明顯的優勢。」「相反，繁殖似乎是地球上生命變得大的主要原因。」

儘管它們取得了成功，但在大約5.4億年前寒武紀開始的時候，rangeomorphs和其他埃迪卡拉生物卻消失了。寒武紀是一段快速進化的時期，當時大多數主要的動物群體首次出現在化石記錄中。

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