五億三千萬年前,地球上的生命形式如雨後春筍般大量出現,具備生物多樣性的生態系統在當時的地球海洋開始出現,這正是困擾十九世紀博物學家達爾文的寒武紀生命大爆發現象,達爾文無法用天擇現象解釋突然出現的大量新物種,僅能以化石紀錄保存不完整的方式解釋寒武紀生命大爆發現象。2013 年 9 月12 日一份發表於 Current Biology 的論文 Rates of Phenotypic and Genomic Evolution during the Cambrian Explosion 嘗試量測寒武紀生命大爆發時的演化速率, 該研究團隊彙整了寒武紀節肢動化石紀錄與現生節肢動物的基因資訊來計算演化速率,研究發現寒武紀生命大爆發時節肢動物的演化速率快,但是還算是合理的演化速率,達爾文若還活在當下,應該很高興看到這份研究報告。

依據化石證據大多數古生物學者認為,引爆寒武紀生命大爆發的 “導火線” 很短,從前寒武紀時期至寒武紀生命大爆的數千萬年間,生命形式快速擴展。澳洲阿德萊德大學 (University of Adelaide ) 主導次項研究的學者邁可李 (Michael Lee) 表示 “沒有人實際嘗試去量化此一時期演化速率到底有多快? ”

邁可李和他的研究團隊選擇地球上最多樣化的節肢動物門作為研究標的,計算節肢動物門中包括了昆蟲,甲殼類和蜘蛛的演化速率,觀察節肢動物的遺傳密碼與在解剖學觀點上如何演變,本次研究比較了62 種不同的基因和 395 的物種特徵。針對現生的節肢動,在演化樹中任何兩個分支 (例如:蜈蚣和千足蟲) 挑選出重要的物種特徵與基因序列的變化,接著利用化石記錄的物種特徵做相同的計算,算出演化成兩個譜系分支所需要的概略時間。

此研究發現寒武紀時節肢動物生命樹的分支其分裂出新的物種特徵之速度,比起五億年後的現生節肢動物要快四倍,推算出當時生物遺傳密碼約每百萬年會改變 0.117 % ,大約較近代演化速率快了 5.5 倍。邁可李稱這樣的演化速率 “快,但不至於太快”,仍含符合達爾文的演化論。

這種結合了基因學和解剖學研究的計算方式,不僅證明了古生代寒武紀時生物演化時鐘的確走得比較快,也暗示了什麼原因造成了演化速率加快。生物的快速演化與生存競爭所產生的壓力有直接的關係,寒武紀生命大爆發時期,身體結構複雜的掠食動物開始出現,動物必須快速演化出適應這場生存競爭所需的身體結構,例如堅硬的外殼,尖銳的棘刺與爪牙以及視覺。這項研究讓寒武紀生命大爆發顯得更為合理。

也有其他學者認為這樣的分析方式尚未成熟。美國華盛頓史密森學會的古生物學家道格拉斯·歐文表示 : "這個研究是很好的第一步, 但以此法研究演化速率,在準確率性上可能是不可靠的"。


該研究計畫為媒體提供的這張照片真的拍得很棒,哪天蟑螂爬在我家的三葉蟲化石上,我也要拍一張這樣的照片...

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