張鈞翔/艾迪卡拉動物群的光芒

艾迪卡拉動物群的光芒。圖/AI生成
艾迪卡拉動物群的光芒。圖/AI生成

藍綠菌釋放了氧氣,使地球從一顆灰濛濛的行星,變成有藍色海洋與明亮天空的宜居行星,開啟了生命發展的契機,引領地球進入「太古宙」時期。從25億年開始,地球上的生命,逐漸地進入多細胞生物的篇章。

複雜的多細胞生命就此崛起

對許多微生物而言,氧氣是危險且致命的,當時地球因藍綠菌高度發揮而產生大氧化事件,重創了海洋中的微生物,卻也開啟了多細胞生物發展的時代,氧氣更帶來了高效率的能量轉換。在「太古宙」時期,地球曾經陷入幾乎完全被凍結冰封的「雪球地球」(Snowball Earth),然而,無論海洋環境如何改變,生命都能找到新的生活方式,也學會更強大的適應與代謝機制。

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在「太古宙」末期,生命迎來了一場空前絕後的創新革命,複雜的多細胞生命崛起。這是一段極為詩意且神祕的階段,稱之為艾迪卡拉時期(Ediacaran),距今約6.35億至5.41億年前。艾迪卡拉動物群是一群無硬殼、能伸展、能堆疊的多細胞生物,牠們的身軀柔軟,在海底鋪展成詩般的畫面,生活在一個寧靜且柔和流動的海洋環境。

這時的生命不再只是一個個單獨的細胞,開始彼此相黏接,互相傳遞訊息,有默契地分工,有的負責支撐,有的負責感知,也有的負責消化吸收。伴隨著地球大氧化事件所累積的高濃度氧氣,這些多細胞生物以有氧呼吸取得生命所需要的大量能量,而當冰封的地球結束後,冰雪逐漸融化,地球進入了較穩定溫暖的氣候環境,使得多細胞生物有了擴張體型的機會。

彼時海底海床有大量的單細胞微生物覆蓋,其所產生的黏液,為艾迪卡拉動物提供了豐富的養分與固定的棲地。大多數的艾迪卡拉動物身體柔軟,有如水母或葉片般安穩地貼附在海底表面,牠們既沒有牙齒、沒有爪子,周遭也沒有掠食者,所以不需要防禦,也沒有獵捕策略。整個世界有如一座安靜的海底花園,沒有殺戮、沒有戰爭,只有生命緩緩舒展的姿態。

柔和而脆弱的艾迪卡拉時期

我們都知道,柔軟的生物通常不容易保存成為化石,但艾迪卡拉化石卻保存得極佳。這是因為海底沉積物細緻,且海床被厚厚的微生物所覆蓋,在沒有生物擾動、無掠食者破壞遺體,再加上穩定的海底地層沉積作用,這時期大量的「印痕化石」宛如時空瞬間的凝集,無數的生命被壓印封存在岩層石壁上。

全球許多地方都有發現艾迪卡拉化石,包括澳洲、加拿大、英國、俄羅斯等。其中包括知名的狄更遜蠕蟲(Dickinsonia),牠們的身體扁平,如葉片般排列成左右對稱或放射狀的節片,無口、無肛門、無腸道,身體像地毯般靜悄悄地鋪在海床上。而查尼亞蟲(Charnia)身形如細長葉片,有規律的分枝,猶如蕨類幻影般在海底搖曳。斯普里格蠕蟲(Spriggina),則是身體呈頭分化的節片排列,似乎正在為動物身體的創新做規畫。不過,牠們都只是靠喝水長大,利用身體的「葉片」或「分枝」,增加表面積,以過濾吸取更多的水中養分。

許多艾迪卡拉動物體長可達一公尺以上,這是在地球上展現的生命第一次大型化與多樣化。艾迪卡拉時期記錄了地球一段柔和的時代,生命彼此無爭無害地共同搖曳。然而,牠們同時也是非常脆弱的,柔軟的身軀容易扭曲,無法對抗水流,也難以建立精細的內部結構,在身體大型化後,就會遇到功能性的瓶頸,在沒有神經、肌肉之下,缺乏快速反應能力,一旦環境產生變化,只能被動等待或被環境淘汰。

這期可以稱得上生命史的一段華麗序曲,卻非主旋律。當艾迪卡拉動物仍在海床上輕柔搖蕩時,海洋生態系正站在一場巨大革命的臨界點,世界將不再和平,一場史上最驚人的生物創新爆發即將展開。

●「」為生活副刊版SDGs專題,由張鈞翔博士以淺白的科普敘事,帶領讀者從生命起源探看到人類世,展現地球生命的壯闊、轉折與演化歷程。

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