地球上那些最早期的複雜生物體，為何越長越高？

加拿大紐芬蘭的誤導點（Mistaken Point）是世界上埃迪卡拉紀化石最豐富的地區之一，這些化石層大約形成於5.66億年前，是已知最古老的真核巨型化石群落之一。

埃迪卡拉紀時期（約6.35~5.41億年前）。| 圖片來源：John Sibbick

在埃迪卡拉紀之前，生物有著微小的形態；到了埃迪卡拉紀，一些大型複雜的生物開始出現，其中有些生物甚至可以長到兩米，例如一種被稱為rangeomorphs的生物，被認為是地球上第一批複雜生物。看起來，它們與蕨類植物非常相似，但卻可能是最早存在過的一種「動物」，雖然對於這種觀點科學家並不能完全肯定。但他們認為，這些沒有嘴、沒有器官、也沒有移動方式的埃迪卡拉紀生物體，必須依靠從水中汲取營養生存。因此之前科學認為，它們之所以長得如此高大，是為了更好的從周圍的水中吸收營養。

誤導點底層群落的藝術構想圖。| 圖片來源：Charlotte Kenchington

然而在最新的研究中，劍橋大學的Emily Mitchell博士與紐芬蘭大學的Charlotte Kenchington博士，通過研究誤導點的化石發現，超過5億年前在海洋中最成功的生物，是那些能將它們的後代「拋灑」的最遠的物種。因此這些地球上最早期的複雜生物體之所以會變大，並非為了爭搶食物，而是為了更好佔領對周圍的環境。研究人員將研究結果發表於6月25日的《自然-生態學與進化》雜誌上[2]。

一直以來，許多研究都認為，生物尺寸的增長是為了爭奪垂直分布的水柱資源，導致不同類型的種群佔據水柱的不同部分，這種過程被稱為分層。因此有理論認為，這種為了避免資源競爭而出現的分層，是導致埃迪卡拉紀生物體的身體結構多樣化的主要驅動因素。當埃迪卡拉紀生物長得越來越高，它們的體型也變得更加多樣化，有的還進化出了的莖狀結構以支撐它們的高度。

在現代環境中，比如說森林裡，生物之間對光源等一系列資源的競爭非常激。因此，與周圍的矮鄰相比，高大的樹木和植物具有明顯的優勢。Mitchell和Kenchington想知道的是，埃迪卡拉紀生物的生長是否也是由類似的因素而驅動的，地球上的生命是否都是因為競爭而變得巨大?

然而她們發現，埃迪卡拉紀的海洋更像是一個「吃到飽」的自助餐廳：「當海洋中營養豐富時，生物對資源的爭奪並不會很激烈。並且在那段時期也還沒有食肉性動物出現。所以，在這段時間裡，肯定還有別的原因使得生物形態變得如此巨大。」

由於埃迪卡拉紀生物不能移動，因此它們能被較為完好地保存在曾經生活過的地方，這使得研究人員可能從這些化石記錄中對整個種群進行分析。利用空間分析技術，她們發現這些生物的身高和食物競爭之間沒有相關性。不同種類的生物不會佔據在水柱的不同部分（分層）以避免對資源的搶奪。

紐芬蘭的誤導點上的埃迪卡拉紀化石。| 圖片來源：Emily Mitchell

Kenchington說：「假如那時它們對食物進行了搶奪，那麼我們現在就會發現長有莖幹的生物應該是高度分層的。但真實的情況卻與之相反：那些沒有莖幹的生物實際上比具有莖幹的生物更有層次感，因此莖幹提供的很可能是另一種功能。」

根據她們的說法，莖幹的一個可能的功能是使後代更加分散，例如rangeomorph就會通過排出小繁殖體進行繁殖。最高的生物會被最大的後代群包圍著，這意味著個頭高的好處並非帶來更多的食物，而是具有更大的機會能對更大的區域進行「殖民」。

Mitchell說：「雖然個頭較高的生物會生活在水流速度更快的水域中，但這些沒有出現分層現象的群落表明，身高並沒有給它們在營養吸收方面帶來任何明顯優勢。相反，繁殖似乎才是使這些生物變得更大的主要原因。」

儘管rangeomorphs曾經很「成功」，但大約在5.4億年前寒武紀開始的時候，rangeomorphs和其他埃迪卡拉紀生物就都消失了。寒武紀是一段快速進化的時期，大多數的主要動物群體首次出現在這一時期的化石記錄中。現在，我們只能從化石中，來窺探這些高大的生物曾經的風采了。

編譯：糖獸

參考來源：

http://www.cam.ac.uk/research/news/why-life-on-earth-first-got-big

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