2021年7月30日星期五

研究者在深海发现古老生物留下的规则几何图案,始作俑者至今未知|生物|化石

  来源:把科学带回家

  在3千多米深的无人海底,如果你看到一些由六边形构成的规则图案,看起来不像人造的,也不像天然形成的,你会是什么样的感受呢?

  至少对于一个地球人来说,这种感受是又惊又喜。1976年,罗格斯大学的海洋学家 Peter Rona 在3千多米深的大西洋底海底布置了一个每隔几秒就会拍摄照片的相机,这个相机就拍到了这种奇怪的六边形。

 大西洋底的 Paleodictyon nodosum 的表面形态(左)和下方管道(右)。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015 大西洋底的 Paleodictyon nodosum 的表面形态(左)和下方管道(右)。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015

  Rona 从20世纪60年代开始为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)研究海床,他曾经数次深入海底,还是联合国的海床矿物资源顾问,不过他也不知道这是什么鬼东西,已知的底栖生物或它们留下的痕迹都和这种图案不符。

  但是他认为这一定是某种生物的杰作。他询问美国最大的博物馆组织——史密森尼学会和其他机构的专家,但没人知道这是怎么回事。1978年,Rona 和同事就这货发表了一篇论文,并把这种生物称为"身分不明的无脊椎生物"。

  文章发出后吸引了一个懂行的人。德国蒂宾根大学的考古学家 Adolf Seilacher告诉 Rona,这种奇怪的图案和一种叫做 Paleodictyon nodosum 的化石是同一类。Paleodictyon nodosum 的主要特征就是由小孔构成的六边形,最多的化石上有200-300个孔。

把大西洋底捞上来的表面的六边形孔洞像切蛋糕一样切开,就会看到下方泥土中完美的六边形。动图来源:Volcanoes of the Deep Sea(下同)把大西洋底捞上来的表面的六边形孔洞像切蛋糕一样切开,就会看到下方泥土中完美的六边形。动图来源:Volcanoes of the Deep Sea(下同)

  Paleodictyon nodosum 最引人注目的是它完美的几何。Seilacher 表示:"虽然肥皂泡、珊瑚、蜂巢能自动展现出六边形,但是制造六边形却很难。"

  Paleodictyon nodosum 最早是 Seilacher 在20世纪50年代的西班牙度蜜月时发现的。后来欧洲各地都发现了这种化石,奥地利维也纳附近有很多。

  从化石年代来看,Paleodictyon nodosum 是世界上最早出现的一批复杂生物,大约在5千万年前灭绝。然而,研究者们并不知道 Paleodictyon nodosum 究竟是什么生物留下的。

大西洋底的 Paleodictyon nodosum 的三维结构。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015大西洋底的 Paleodictyon nodosum 的三维结构。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015

  对于 Seilacher 来说, Paleodictyon nodosum 可以说是世界上最不寻常的动物了。于是,他开始和 Rona 合作,借助美军的深潜器阿尔文号研究大西洋底的这种古怪六边形。

Rona 在深潜器阿尔文号上。图片来源:Rutgers UniversityRona 在深潜器阿尔文号上。图片来源:Rutgers University

  在1990-2003年间的4次深潜中,他们再次在3千多米深的大西洋洋中脊的沉积物里找到了Paleodictyon nodosum。在海底,每平方米大约有数千个这样的图案,它们的直径在2-7厘米间。

大西洋洋中脊附近的海底有大量的 Paleodictyon nodosum大西洋洋中脊附近的海底有大量的 Paleodictyon nodosum

  奇怪的是,在六边形下方的泥层里,研究者们既没有找到动物的组织,也没有发现生物的 DNA。不过在对化石管道里的物质进行分析后,他们发现了一些有孔虫(foraminifera)的 DNA,但是它们不可能是六边形的创造者。

  这是因为,Rona 和 Seilacher 通过实验发现, Paleodictyon nodosum 的管道并不"透气",只能在海浪过后被动地卡住一些食物残渣。因此,这些有孔虫是看到了这些洞才过来插的,它们只是为了蹭一蹭洞里卡住的有机物。

  基于现有的证据,研究者们有两种猜测:Paleodictyon nodosum 要么就是某种生物本体,要么是一种痕迹化石(trace fossil)。痕迹化石就是生活遗迹,通过生活遗迹是无法直接得知主人的长相的,就像通过人类的粪坑遗址无法推测人类长相一样。

来自寒武纪的化石 Chondrites 就属于痕迹化石,没人知道它们的本体是什么。一些人猜测它们是储存便便的容器,另一些人猜测它们来自线虫。图片来源:wikipedia来自寒武纪的化石 Chondrites 就属于痕迹化石,没人知道它们的本体是什么。一些人猜测它们是储存便便的容器,另一些人猜测它们来自线虫。图片来源:wikipedia

  按照第一种猜测, Paleodictyon nodosum 可能是某种适应了海底土质的某种大型无脊椎生物,因为现在的一些原生生物就有扎堆儿的习性。不过,这些生物的"排屋"往往没有那么几何对称。

世界上最大的单细胞生物 Xenophyophores。图片来源:wikipedia世界上最大的单细胞生物 Xenophyophores。图片来源:wikipedia

  在候选生物中,呼声最高的是世界上最大的单细胞生物 Xenophyophores,因为它们身体里有集团状的粪球(stercomata),上面还很讲究地盖上了一层有机质粪壳。另外,它们也可以形成交错纵横的管道系统(granellare system)。

  不过,Rona 却认为不太可能是 Xenophyophores。这主要是因为大西洋底的六边形里没有讲究的粪球矩阵,也没有现代 Xenophyophores 体内含有的钡元素。

在西班牙发现的 Paleodictyon nodosum 化石 在西班牙发现的 Paleodictyon nodosum 化石

  那这是不是说明,六边形是某种生物挖的坑呢?

  Rona 和 Seilacher 认为,如果这些化石不是生物的身体,那就可能是某种生物的"农场",是它们造出来养菌当饲料用的,因为海底吃的很少嘛。

  他们认为,这些排水能力很弱的管道结构可能是一个秘密农场,进出不够通畅是为了防止其他生物进来偷菜。如果是这样,这可能是由动物建造的最早的结构了。

  不过,痕迹化石很难留下来,它们留下来的部分往往也是基底部。就像茅坑的盖板容易被大风吹走,露出下面不动如山的压缸便便一样。

  因此 Rona 和 Seilacher认为,如果 Paleodictyon nodosum 真的是痕迹化石,那么也是原农场的下半部,上半部长啥样谁也不知道。

Paleodictyon nodosum 的侧面图。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015Paleodictyon nodosum 的侧面图。图片来源:(DOI)10.1016/j.dsr2.2009.05.015

  然而也有学者从数学的角度驳斥了"痕迹化石"假说。

  2007年......

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