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远古生物“右撇子”:神经系统侧化起源新证

2026-07-11 13:13 Scott Evans American Museum of Natural His 阅读 0
核心摘要: 一项国际古生物学团队通过分析100多块埃迪卡拉纪生物Spriggina floundersi的化石,发现了动物界已知最早的“用手偏好”(handedness)证据。这种生活在约5.5亿年前、无手无足的远古生物,在

远古生物“右撇子”:神经系统侧化起源新证

一项由国际古生物学家团队主导的开创性研究,揭示了动物界已知最早的“用手偏好”(handedness)证据。通过对超过100块保存完好的埃迪卡拉纪生物Spriggina floundersi化石进行深入分析,研究人员发现这种生活在约5.5亿年前、既无手也无足的远古生物,在群体中表现出一致的向右弯曲行为偏好。这一发现强有力地表明,神经系统的侧化现象在进化史上出现的时间远比我们之前所认为的要早,为理解生命早期复杂行为和神经系统演化提供了颠覆性的线索。

Spriggina floundersi生活在距今约5.5亿年前的埃迪卡拉纪晚期,这是一个生命演化史上具有里程碑意义的时期,微观生命迅速演化为大型多细胞生物。Spriggina被认为是已知最早发展出双边对称体型的动物之一,这种身体结构具有明确的前后、左右以及上下之分,与现代大多数动物(包括人类)的身体组织方式异曲同工。

在对化石进行细致研究时,研究团队发现了一个令人惊讶的偏斜现象:大约有两倍多的化石印记呈现出向左弯曲的形态,而非向右。由于这些砂岩化石保存的是生物体生前的镜像负印记,因此岩石中向左的弯曲实际上揭示了该生物在生命周期中更倾向于向右侧弯曲身体。这意味着,尽管Spriggina没有我们现代意义上的“手”,但它却展现出了一种明确的“右撇子”行为。

这种显著的比例差异提供了确凿证据,表明Spriggina的弯曲行为并非随机发生。相反,整个种群都表现出一种系统性的行为偏好,即向右侧化,从而使其成为已知最古老的、具有群体性“用手偏好”的生物。

在现代生物学中,身体侧向偏好与大脑侧化(brain lateralization)密切相关,即神经系统的不同半球专门负责处理不同的任务。研究团队的首席作者、美国自然历史博物馆无脊椎古生物学助理策展人斯科特·埃文斯(Scott Evans)博士指出,这种向右偏好表明Spriggina可能拥有一个远比之前认为的更为先进和侧化的神经系统,以及更复杂的感知能力,这颠覆了我们对埃迪卡拉纪生物神经复杂性的传统认知。

这些珍贵的化石样本主要来源于澳大利亚南部的尼尔佩纳埃迪卡拉国家公园(Nilpena Ediacara National Park)。该地区独特的保存条件得益于远古时期的风暴事件:海底底栖生物群落被细小沉积物瞬间掩埋,将它们在5.5亿年前的实时行为“冻结”在岩石中,形成了近乎完美的“风暴快照”,为科学家研究远古生命提供了无与伦比的窗口。

这项发表在《科学报告》(Scientific Reports)期刊上的新研究,由美国自然历史博物馆、佛罗里达州立大学、哈佛大学和加州大学河滨分校的研究人员共同领导。研究结果为动物左右不对称性的起源提供了非凡的洞察,表明与身体一侧相关的行为偏好在进化史上出现的时间远比先前认识的要早。

埃文斯博士表示:“当我们谈论‘左撇子’或‘右撇子’时,大多数人可能会想到如何握笔或踢足球。但我们的研究表明,一种生活在5亿多年前、没有手脚的动物,可能拥有它自己版本的‘用手偏好’。”

埃迪卡拉纪(约6.35亿至5.38亿年前)标志着地球生命史上最具变革性的篇章之一。在此期间,微观生命演化为多细胞生物,体型大到肉眼可见,并能够展现出日益复杂的行为,包括移动。Spriggina作为这一时期具有代表性的生物,其研究对于理解早期生命形态和行为的演化至关重要。

澳大利亚南部的弗林德斯山脉及其周边地区保存了埃迪卡拉纪生物群最杰出的化石记录之一。尤其是在尼尔佩纳埃迪卡拉国家公园,对单个地层的挖掘揭示了在风暴事件中被掩埋的埃迪卡拉生物群落,捕捉到了5.5亿年前海底的真实景象。在这些化石生物中,Spriggina是已知最早具有双边对称性的动物之一,其身体结构具有明确的前后、左右和上下之分,这种基本的身体组织方式与人类和当今大多数动物相同。Spriggina是南澳大利亚州的州化石,以雷格·斯普里格(Reg Sprigg)的名字命名,他于75多年前首次在澳大利亚内陆地区发现了埃迪卡拉生物群。

为了探究Spriggina是否表现出任何左右偏好,研究人员检查了来自尼尔佩纳化石床和阿德莱德南澳大利亚博物馆收藏的100多块保存完好的化石的形态变异。团队发现了一个惊人的现象:大约两倍的样本呈现出向左弯曲的形态,而非向右。由于这些化石保存的是原始生物的镜像印记,岩石中向左的弯曲代表了生物在生前向右弯曲。这种一致的模式表明,Spriggina优先向右转动,使其成为已知最古老的、展现群体性“用手偏好”的动物。研究合著者、加州大学河滨分校的古生物学家玛丽·德罗瑟(Mary Droser)表示:“这提醒我们,我们今天习以为常的一些特征,其起源可以追溯到极其遥远的古代。”

研究人员指出,这项发现也为Spriggina如何感知世界提供了新的线索。埃文斯博士说:“我们知道,从昆虫到章鱼,再到鸟类和哺乳动物,凡是具有这种‘用手偏好’的现生动物,都拥有复杂的感知能力。因此,这可能告诉我们,Spriggina的神经系统相对复杂,与我们今天所知的动物神经系统更为相似。”这一发现不仅将神经系统侧化现象的起源时间大幅提前,也为我们理解生命早期复杂行为的演化路径打开了新的视角,强调了大脑不对称性作为一种成功的生存策略,自多细胞生命诞生之初便已存在。


参考文献: Evans, S.D., Webb, J., Hughes, I.V., Parker, W., Droser, M.L. Population-wide lateralization in the Ediacaran organism Spriggina floundersi. Scientific Reports, 2024; DOI: 10.1038/s41598-024-62723-5
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