馬榮溪化石群位置圖（圖據(jù)Thomas, 2018)
1958年，美國業(yè)余化石收藏家弗朗西斯·塔利在伊利諾伊州的馬榮溪化石群（Mazon Creek fossil beds）發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的史前生物，由于它的樣子非常怪異，科學(xué)家無法確定它更接近魷魚等軟體動物，還是魚的近親，最后以發(fā)現(xiàn)者的名字，將其命名為“塔利怪物（Tully Monster）”，學(xué)名Tullimonstrum gregarium。
弗朗西斯·塔利（Francis Tully）及塔利怪物（圖據(jù)網(wǎng)絡(luò)）
多年來，研究人員在伊利諾伊州發(fā)現(xiàn)了大量塔利怪物樣本，其中很多樣本都經(jīng)數(shù)字掃描被存入了菲爾德自然歷史博物館的電子數(shù)據(jù)庫中。然而，即便是出土的塔利怪物化石標(biāo)本已達1200多塊，而且保存相當(dāng)精良，連肌肉內(nèi)臟這些軟體組織都清晰地印上去了，但這個怪物到底屬于哪種動物門類，仍然讓科學(xué)家傷透了腦筋，可以說是古生物學(xué)家的噩夢。
保存軟軀體組織的塔利怪物（據(jù)[1]）
有說是軟體動物，有說是脊椎動物
塔利怪物似乎有眾多生物的特征，它的身體與其他水生動物類似，具有紡錘形的身體和扁平的鰭狀皮膜。怪異的就是它的頭部延伸出象鼻一樣的長吻，吻的末端長著一張鉗子狀的嘴，鉗口還長有鋒利的細齒。根據(jù)這些特征勾勒出的復(fù)原圖，人們還看到它的體型非常小，最長不足30厘米。科學(xué)家推測它和很多海洋生物一樣，或許是以淤泥中的蟲子作為食物，并可能以巖石的縫隙作為棲身場所。
塔利怪物復(fù)原圖（圖據(jù)網(wǎng)絡(luò)）
基于“塔利怪物”上半身細長、下半身異常肥大的奇葩造型，有人又覺得它有點像蛇類和魷魚的結(jié)合體。還有觀點認為，“塔利怪物”可能是蝸牛的祖先，但顯然沒有多少人認可，因為“塔利怪物”并沒有蝸牛一樣的殼。
這個怪物的感官系統(tǒng)也比較奇特，它的眼睛長在兩邊，看起來更像是蝸牛一樣，而且從現(xiàn)有的系統(tǒng)中找不到絲毫生物進化的痕跡，因此竟有人說它或許是外星人遺留在地球的產(chǎn)物——這近乎無稽之談，但也足可見“塔利怪物”之怪。
揭秘行動在深入，爭論依然不絕于耳
60多年來，幾代研究者對1200多個“塔利怪物”化石進行分析，似乎已越來越接近揭開這種怪物真實身份的時刻。
2016年3月，《自然》雜志發(fā)表的論文稱，“塔利怪物”實際上是一種魚類，是現(xiàn)代七鰓鰻的祖先。這個研究團隊利用強大的同步元素繪圖等新型分析技術(shù)，通過繪制化石的化學(xué)性質(zhì)來展現(xiàn)其物理特征。他們發(fā)現(xiàn)，“塔利怪物”具有一根較為原始的脊索，并且有鰓的結(jié)構(gòu)，此前鰓的結(jié)構(gòu)沒被鑒定出來。
文獻[1]把塔利怪物放入無頜類脊椎動物的演化譜系中（a）。并根據(jù)1200多塊化石復(fù)原了這種動物的內(nèi)部構(gòu)造，包括脊索，腦，消化道，鰓腔和肌節(jié)（d）
研究共同作者、耶魯大學(xué)自然歷史博物館無脊椎古生物館主管德雷克·布里格斯說：“這些化石很難解讀，而且又相當(dāng)多樣。有人認為它們可能是某種奇特的、會游泳的軟體動物。我們決定把所有可能的分析技術(shù)都用上。”
耶魯大學(xué)的研究者們宣稱，距今大約3億年前，這種外形奇特的動物在伊利諾伊州的近海水域里游弋，很可能是一種掠食性脊椎動物，并且與七鰓鰻關(guān)系較近。
但頂級雜志的論文并沒能一錘定音。隨后就有學(xué)者認為，它壓根兒不是魚，甚至連脊椎動物都算不上。
2017年2月，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)系的勞倫·薩蘭和英國牛津大學(xué)地球科學(xué)系的薩姆·吉爾斯等研究者，在《古生物學(xué)》期刊上發(fā)出另一篇論文，否定了“塔利怪物”是脊椎動物的說法。
他們發(fā)現(xiàn)，被描述為支持“塔利怪物”是脊椎動物的結(jié)構(gòu)，面臨著生物學(xué)特征、生物趨同與發(fā)聲學(xué)方面的重大挑戰(zhàn)，“塔利怪物”埋藏過程等諸多問題還可能誤導(dǎo)了此前的研究，例如“塔利怪物”缺少如耳囊、體色素等突變體，因此研究結(jié)論不符合目前對脊椎動物記錄的理解。
“‘塔利怪物’的化石中，曾經(jīng)被認為是脊椎的白線越過了眼睛的位置，顯然不符合其他脊椎動物的特征。”勞倫·薩蘭說。
塔利怪物與有類似結(jié)構(gòu)動物的結(jié)構(gòu)對比。A：塔利怪物；B：七鰓鰻；C：海鞘幼蟲，文昌魚，古蟲動物；D：歐巴賓海蝎；E：異足類。（圖據(jù)Lauren，2017）
此外，他們還認為，脊椎動物的系統(tǒng)發(fā)育定位，只能通過有限外群的脊索動物數(shù)據(jù)集和選擇性特征應(yīng)用來實現(xiàn)。長期以來，研究者爭論過的如異腹足目軟體動物、異腳類節(jié)肢動物或其他非脊椎動物，這些譜系中，許多動物曾獨立進化出類似脊椎動物的特征，包括復(fù)雜的眼睛和“牙齒”。因此，他們認為，考慮到全部證據(jù)，“塔利怪物”應(yīng)被排除在脊椎動物源頭之外。
2019年，科學(xué)家通過分析塔利怪物眼睛里黑素體鋅和銅的比例，也判斷它很可能不是脊椎動物。黑素體被廣泛認為存在于脊椎動物的眼睛中。但地球上的另一類奇葩，章魚和烏賊等無脊椎動物，其實也是含有黑素體的，只是其中鋅和銅的比例，要比現(xiàn)代脊椎動物要低。與之相似的規(guī)律，也能在馬宋溪化石群中發(fā)現(xiàn)。
科學(xué)家分析了塔利怪物眼睛里黑素體內(nèi)鋅和銅的比例，并與當(dāng)代物種做了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，塔利怪物眼睛中鋅和銅比例，更接近于無脊椎動物。
看來塔利怪物是無脊椎動物應(yīng)該可以下定論了。然而，且慢……
塔利怪物(h)與章魚（b)等生物黑素體中Cu、Zn元素對比（圖據(jù)Rogers，2019）
生物信號，從化石中挖掘新數(shù)據(jù)
就在上述《自然》雜志關(guān)于“塔利怪物”是脊椎動物和現(xiàn)代七鰓鰻祖先的論斷發(fā)出4年之后，布里格斯等人果然窮盡技術(shù)手段，與“怪物”死磕到底。
2020年7月，他和耶魯大學(xué)的同事在《科學(xué)進展》發(fā)表的新研究中表示，他們找到了新穎的方法，通過追蹤長期以來被認為在化石過程中會丟失的生物信號，可對5.41億年前化石的歷史信息進行追溯。他們利用高分辨率原位拉曼光譜，分析了113個顯生宙后生動物化石和沉積物的分子組成。這種分子信號可在很久遠的時間內(nèi)存活，這為重建動物進化史提供了有力的工具。
包括布里格斯在內(nèi)的研究團隊試圖采用上述方法，分析塔利怪物化石上留下的化學(xué)殘留物，并將它們與其他脊椎動物和無脊椎動物化石上的化學(xué)殘留物進行比較。他們之所以采取這種化學(xué)方法，而不是觀察化石解剖結(jié)構(gòu)，是因為自塔利怪物化石被發(fā)現(xiàn)以來，大家對如何定義它都有不同的看法，并將它解釋為各種各樣的動物，包括脊椎動物、無脊椎動物、無殼蝸牛、蠕蟲、無顎魚和節(jié)肢動物，或者是昆蟲、蜘蛛和龍蝦。僅僅進行解剖結(jié)構(gòu)調(diào)查仍然無法結(jié)束這場辯論。
塔利怪物解剖結(jié)構(gòu)示意圖（圖據(jù)網(wǎng)絡(luò)）
研究團隊決定獨辟蹊徑，去研究塔利怪物化石的化學(xué)成分，看它的化石中是否含有幾丁質(zhì)的殘余物或者是脊椎動物角蛋白和膠原蛋白的殘留。幾丁質(zhì)是一長串糖分子，構(gòu)成了無脊椎動物外骨骼和牙齒中“更硬、更脆的組織”。雖然鑒別一種化合物是極其困難的，但只要知道化石中含哪些種類的化合物，就足以區(qū)分它是脊椎動物還是無脊椎動物。
研究人員使用了高分辨率原位拉曼光譜技術(shù)，研究了20個化石上的32個不同點，包括3個塔利怪物標(biāo)本和其他17個古代動物，結(jié)果表明塔利怪物有骨干。塔利怪物的所有組織都是由蛋白質(zhì)組成的，而它們都不是由幾丁質(zhì)組成的。所以，這確實是證明塔利怪獸實際上是脊椎動物的有力證據(jù)。
這一發(fā)現(xiàn)與該研究小組于2016年發(fā)表在《自然》雜志的研究結(jié)果不謀而合，早先的研究認為塔利怪物是一種與現(xiàn)代七鰓鰻血統(tǒng)相同的無下鄂魚類。
可能還不是最終結(jié)論
然而，這項研究并不是關(guān)于塔利怪物真實身份的最終結(jié)論。因為“復(fù)雜地質(zhì)物質(zhì)拉曼光譜的解釋”并不簡單，這就是為什么作者使用了統(tǒng)計方法來梳理拉曼光譜的差異。不過，收集和分析拉曼光譜數(shù)據(jù)可能為研究塔利怪物等問題化石提供了新的見解，這是朝著看到塔利怪物可能是一種非常怪異、異常的脊椎動物邁出的一步。
與漫長的地球演化史相比，其實人類的歷史太短太短。到目前為止，還有很多事物是人類未知的?；蛟S在未來能夠發(fā)現(xiàn)越來越多的史前生物，一步步揭開“塔利怪物”的神秘面紗，早日解除古生物學(xué)家的噩夢。
論文信息：
【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://doi.org/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.uwo.ca/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 Lagerst?tte: 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 Lagerst?tte 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
來源：新浪網(wǎng)、知乎、必應(yīng)搜索
聯(lián)系客服
