第一根骨头缘何诞生？

久候多时

（文/Brandon Keim）最近，一系列保存了7.5亿年的古化石被挖掘出来，化石带出来一系列掩藏在时光里的新结论，科学家们从中发现了世界上第一个角质化的生物结构，那是生物首次进化出将矿物质转化为坚硬身体结构的能力。正是在此基础上，地球上的生物逐渐开始长出骨骼、壳、牙齿和头发，从而塑造了丰富多样的动物王国，甚至整个地球的生物。
! t2 n& g# k) t" q- f) _7 {1 n2 T7 Z% `+ l这些古老的化石来自加拿大育空省，由哈佛大学的地球科学家弗朗西斯?麦克唐纳（Francis Macdonald）和菲比?科恩（Phoebe Cohen）发现。他们将这一成果写成文章发表在《地质学》杂志上，这些证据性的发现对地球真核生物多样性具有重要意义。
这些化石来自比寒武纪更早的年代，相比著名的生物多样性丰富的寒武纪，那个时代没有那么著名，但同样令人印象深刻。那时单细胞生物主宰了首个十亿年，随后单细胞进化变得更为复杂，正是那个时代为进化和生命创新打下了基础，那个年代被称为雪球地球时代，当时整个地球就像一个雪球，连赤道附近也像南极一样被冰雪覆盖。
, m/ A1 a( i/ G6 x" D- K生物矿化作为一种创新进化模式，一直没有找到确切的证据。研究者们使用了分子生物钟和遗传进化树来分析7.5亿年前的生物矿化情况。在那个时候，这些化石记载了进化的真相，花瓶状的阿米巴虫的细胞壁中有类似鳞屑的物质存在，海藻的细胞壁中开始有碳酸钙沉积，海绵也开始有矿化的身体。但是，这些化石记载的是已经矿化的结果，而没有体现过程。没有化石呈现出从柔软的组织到骨头样结构的矿化过程。
: i' C' d' K: s2 o5 _科恩和麦克唐纳找到了这样的证据，他们在显微镜下分析大量的化石。他们发现三种常见的海藻Archeoxybaphon，Bicorniculum和Characodictyon呈现出矿化起源的踪迹。关键是，这些海藻并没有变得与其他海藻很不相同。它们依旧有柔软的身体，不过在挤压下更容易变形。
4 \- C7 I+ Q* f: B5 @1 \当这些海藻被发现，一个矿化的关键问题浮出水面：为什么要有骨头？毕竟，30亿年前，没有骨头的生物活的很好。
评论者加州大学圣巴巴拉分校的古生物学家苏珊娜?波特（Susannah Porter）给出了一个解释：骨头被进化出来的作用是抵御天敌。这也是对以下问题最好的解释，2亿年后，有骨骼的动物独立地进化成进化树上的分支（至少有24分支之多）。相同的理由也适用于单细胞生物。
的确，12亿年前，单细胞生物世界里食物竞争激烈，藻类进化出骨骼有助抵御捕食者的咀嚼，让捕食者放弃捕食它们，这就是证据。由此可见，生物矿化是一种防御机制，让捕食者无法顺利进食以达到保护自我的目的。
: l; x* Z7 M$ w1 G* N当然，捕食者最后也开始矿化，它们也应用矿化策略来对付矿化的被捕食者。随后，海洋世界里矿化变得很普遍。正如我们现在看到的，海底存在很多贝类动物，这就是矿化的结果。
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3 D- v6 ?+ Z* W博主介绍：Brandon Keim出生在Maine，现住布鲁克林，这是个让他感到大自然蓬勃生机的地方，它们会在任何想象不到的地方生长。作为文化和科学的自由作家，他感兴趣的领域十分广泛，如科学，文化，历史和人性。他的作品遍布各个角落，如Wired.com, the Christian Science Monitor, USA Today, ABC News, Seed, Psychology Today 和 Nature Medicine。