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马荣溪化石群位置图（图据Thomas, 2018) 1958年，美国业余化石收藏家弗朗西斯·塔利在伊利诺伊州的马荣溪化石群（Mazon Creek fossil beds）发现了一个奇怪的史前生物，由于它的样子非常怪异，科学家无法确定它更接近鱿鱼等软体动物，还是鱼的近亲，最后以发现者的名字，将其命名为“塔利怪物（Tully Monster）”，学名Tullimonstrum gregarium。 弗朗西斯·塔利（Francis Tully）及塔利怪物（图据网络） 多年来，研究人员在伊利诺伊州发现了大量塔利怪物样本，其中很多样本都经数字扫描被存入了菲尔德自然历史博物馆的电子数据库中。然而，即便是出土的塔利怪物化石标本已达1200多块，而且保存相当精良，连肌肉内脏这些软体组织都清晰地印上去了，但这个怪物到底属于哪种动物门类，仍然让科学家伤透了脑筋，可以说是古生物学家的噩梦。 保存软躯体组织的塔利怪物（据[1]） 有说是软体动物，有说是脊椎动物 塔利怪物似乎有众多生物的特征，它的身体与其他水生动物类似，具有纺锤形的身体和扁平的鳍状皮膜。怪异的就是它的头部延伸出象鼻一样的长吻，吻的末端长着一张钳子状的嘴，钳口还长有锋利的细齿。根据这些特征勾勒出的复原图，人们还看到它的体型非常小，最长不足30厘米。科学家推测它和很多海洋生物一样，或许是以淤泥中的虫子作为食物，并可能以岩石的缝隙作为栖身场所。 塔利怪物复原图（图据网络） 基于“塔利怪物”上半身细长、下半身异常肥大的奇葩造型，有人又觉得它有点像蛇类和鱿鱼的结合体。还有观点认为，“塔利怪物”可能是蜗牛的祖先，但显然没有多少人认可，因为“塔利怪物”并没有蜗牛一样的壳。 这个怪物的感官系统也比较奇特，它的眼睛长在两边，看起来更像是蜗牛一样，而且从现有的系统中找不到丝毫生物进化的痕迹，因此竟有人说它或许是外星人遗留在地球的产物——这近乎无稽之谈，但也足可见“塔利怪物”之怪。 揭秘行动在深入，争论依然不绝于耳 60多年来，几代研究者对1200多个“塔利怪物”化石进行分析，似乎已越来越接近揭开这种怪物真实身份的时刻。 2016年3月，《自然》杂志发表的论文称，“塔利怪物”实际上是一种鱼类，是现代七鳃鳗的祖先。这个研究团队利用强大的同步元素绘图等新型分析技术，通过绘制化石的化学性质来展现其物理特征。他们发现，“塔利怪物”具有一根较为原始的脊索，并且有鳃的结构，此前鳃的结构没被鉴定出来。 文献[1]把塔利怪物放入无颌类脊椎动物的演化谱系中（a）。并根据1200多块化石复原了这种动物的内部构造，包括脊索，脑，消化道，鳃腔和肌节（d） 研究共同作者、耶鲁大学自然历史博物馆无脊椎古生物馆主管德雷克·布里格斯说：“这些化石很难解读，而且又相当多样。有人认为它们可能是某种奇特的、会游泳的软体动物。我们决定把所有可能的分析技术都用上。” 耶鲁大学的研究者们宣称，距今大约3亿年前，这种外形奇特的动物在伊利诺伊州的近海水域里游弋，很可能是一种掠食性脊椎动物，并且与七鳃鳗关系较近。 但顶级杂志的论文并没能一锤定音。随后就有学者认为，它压根儿不是鱼，甚至连脊椎动物都算不上。 2017年2月，来自美国宾夕法尼亚大学地球与环境科学系的劳伦·萨兰和英国牛津大学地球科学系的萨姆·吉尔斯等研究者，在《古生物学》期刊上发出另一篇论文，否定了“塔利怪物”是脊椎动物的说法。 他们发现，被描述为支持“塔利怪物”是脊椎动物的结构，面临着生物学特征、生物趋同与发声学方面的重大挑战，“塔利怪物”埋藏过程等诸多问题还可能误导了此前的研究，例如“塔利怪物”缺少如耳囊、体色素等突变体，因此研究结论不符合目前对脊椎动物记录的理解。 “‘塔利怪物’的化石中，曾经被认为是脊椎的白线越过了眼睛的位置，显然不符合其他脊椎动物的特征。”劳伦·萨兰说。 塔利怪物与有类似结构动物的结构对比。A：塔利怪物；B：七鳃鳗；C：海鞘幼虫，文昌鱼，古虫动物；D：欧巴宾海蝎；E：异足类。（图据Lauren，2017） 此外，他们还认为，脊椎动物的系统发育定位，只能通过有限外群的脊索动物数据集和选择性特征应用来实现。长期以来，研究者争论过的如异腹足目软体动物、异脚类节肢动物或其他非脊椎动物，这些谱系中，许多动物曾独立进化出类似脊椎动物的特征，包括复杂的眼睛和“牙齿”。因此，他们认为，考虑到全部证据，“塔利怪物”应被排除在脊椎动物源头之外。 2019年，科学家通过分析塔利怪物眼睛里黑素体锌和铜的比例，也判断它很可能不是脊椎动物。黑素体被广泛认为存在于脊椎动物的眼睛中。但地球上的另一类奇葩，章鱼和乌贼等无脊椎动物，其实也是含有黑素体的，只是其中锌和铜的比例，要比现代脊椎动物要低。与之相似的规律，也能在马宋溪化石群中发现。 科学家分析了塔利怪物眼睛里黑素体内锌和铜的比例，并与当代物种做了对比。结果发现，塔利怪物眼睛中锌和铜比例，更接近于无脊椎动物。 看来塔利怪物是无脊椎动物应该可以下定论了。然而，且慢…… 塔利怪物(h)与章鱼（b)等生物黑素体中Cu、Zn元素对比（图据Rogers，2019） 生物信号，从化石中挖掘新数据 就在上述《自然》杂志关于“塔利怪物”是脊椎动物和现代七鳃鳗祖先的论断发出4年之后，布里格斯等人果然穷尽技术手段，与“怪物”死磕到底。 2020年7月，他和耶鲁大学的同事在《科学进展》发表的新研究中表示，他们找到了新颖的方法，通过追踪长期以来被认为在化石过程中会丢失的生物信号，可对5.41亿年前化石的历史信息进行追溯。他们利用高分辨率原位拉曼光谱，分析了113个显生宙后生动物化石和沉积物的分子组成。这种分子信号可在很久远的时间内存活，这为重建动物进化史提供了有力的工具。 包括布里格斯在内的研究团队试图采用上述方法，分析塔利怪物化石上留下的化学残留物，并将它们与其他脊椎动物和无脊椎动物化石上的化学残留物进行比较。他们之所以采取这种化学方法，而不是观察化石解剖结构，是因为自塔利怪物化石被发现以来，大家对如何定义它都有不同的看法，并将它解释为各种各样的动物，包括脊椎动物、无脊椎动物、无壳蜗牛、蠕虫、无颚鱼和节肢动物，或者是昆虫、蜘蛛和龙虾。仅仅进行解剖结构调查仍然无法结束这场辩论。 塔利怪物解剖结构示意图（图据网络） 研究团队决定独辟蹊径，去研究塔利怪物化石的化学成分，看它的化石中是否含有几丁质的残余物或者是脊椎动物角蛋白和胶原蛋白的残留。几丁质是一长串糖分子，构成了无脊椎动物外骨骼和牙齿中“更硬、更脆的组织”。虽然鉴别一种化合物是极其困难的，但只要知道化石中含哪些种类的化合物，就足以区分它是脊椎动物还是无脊椎动物。 研究人员使用了高分辨率原位拉曼光谱技术，研究了20个化石上的32个不同点，包括3个塔利怪物标本和其他17个古代动物，结果表明塔利怪物有骨干。塔利怪物的所有组织都是由蛋白质组成的，而它们都不是由几丁质组成的。所以，这确实是证明塔利怪兽实际上是脊椎动物的有力证据。 这一发现与该研究小组于2016年发表在《自然》杂志的研究结果不谋而合，早先的研究认为塔利怪物是一种与现代七鳃鳗血统相同的无下鄂鱼类。 可能还不是最终结论 然而，这项研究并不是关于塔利怪物真实身份的最终结论。因为“复杂地质物质拉曼光谱的解释”并不简单，这就是为什么作者使用了统计方法来梳理拉曼光谱的差异。不过，收集和分析拉曼光谱数据可能为研究塔利怪物等问题化石提供了新的见解，这是朝着看到塔利怪物可能是一种非常怪异、异常的脊椎动物迈出的一步。 与漫长的地球演化史相比，其实人类的历史太短太短。到目前为止，还有很多事物是人类未知的。或许在未来能够发现越来越多的史前生物，一步步揭开“塔利怪物”的神秘面纱，早日解除古生物学家的噩梦。 论文信息： 【1】Victoria E. McCoy, Erin E. Saupe, James C. Lamsdell et al., The ‘Tully monster’ is a vertebrate. Nature, 496 (2016), 532, doi:10.1038/nature16992 【2】Lauren Sallan, Sam Giles, Robert S. Sansom, John T. Clarke, Zerina Johanson, Ivan J. Sansom, Philippe Janvier. The ‘Tully Monster’ is not a vertebrate: characters, convergence and taphonomy in Palaeozoic problematic animals. Palaeontology, 2017, 60:149-157, doi: 10.1111/pala.12282 【3】Clements, T., Dolocan, A., Martin, P. et al. The eyes of Tullimonstrum reveal a vertebrate affinity. Nature (2016)532, 500–503 . https:///10.1038/nature17647 【4】Fernandes, Andrea S., A geobiological investigation of the Mazon Creek concretions of northeastern Illinois, mechanisms of formation and diagenesis. (2012). Electronic Thesis and Dissertation Repository. 398, http://ir.lib./etd/398 【5】Rogers CS, Astrop TI, Webb SM, Ito S, Wakamatsu K, McNamara ME. 2019. Synchrotron X-ray absorption spectroscopy of melanosomes in vertebrates and cephalopods:implications for the affinity of Tullimonstrum.Proc. R. Soc. B 286: 20191649. DOI: 10.1098/rspb.2019.1649 【6】Thomas Clements, Mark Purnell, Sarah Gabbott. 2018. The Mazon Creek Lagerstätte: a diverse late Paleozoic ecosystem entombed within siderite concretions. Journal of the Geological Society ; 176 (1): 1–11. doi: 10.1144/jgs2018-088 【7】Victoria E. McCoy, Jasmina Wiemann, James C. Lamsdell, Christopher D. Whalen, Scott Lidgard, Paul Mayer, Holger Petermann, Derek E. G. Briggs. Chemical signatures of soft tissues distinguish between vertebrates and invertebrates from the Carboniferous Mazon Creek Lagerstätte of Illinois. Geobiology, 2020 DOI: 10.1111/gbi.12397 【8】Jasmina Wiemann, Jason M. Crawford, Derek E. G. Briggs. Phylogenetic and physiological signals in metazoan fossil biomolecules. Science Advances, 2020; 6 (28): eaba6883 DOI: 10.1126/sciadv.aba6883 来源：新浪网、知乎、必应搜索 |
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