北京
為什么地球上最早的動物，在長達數(shù)億年的時間里，外形幾乎原地踏步？劍橋大學(xué)古動物學(xué)家艾米麗·米切爾（Emily Mitchell）和安德烈亞·馬尼卡（Andrea Manica）最近用一套融合空間分析、激光掃描與機器學(xué)習(xí)的方法，為這個老問題找到了一個新切口：那些遠古生命可能根本沒怎么“行房事”。
他們的研究發(fā)表在《自然·生態(tài)與進化》期刊上，分析的化石采自加拿大紐芬蘭最南端的米斯特肯角，距今約5.74億年。這一時期屬于埃迪卡拉紀(jì)——已知最早的動物可追溯到約6.35億年前，而這些生物與9600萬年后的寒武紀(jì)黎明時期的后代，在形態(tài)上驚人地相似。演化仿佛被按下了暫停鍵。
“埃迪卡拉紀(jì)的生活相當(dāng)安逸，所以對性的需求非常有限，”米切爾在一則聲明中解釋，“那時候幾乎沒什么競爭，因此也沒有真正迫使它們改變的壓力?！彼f的“性”，指的是有性繁殖。早期動物普遍依賴無性繁殖，通過出芽、斷裂或匍匐莖復(fù)制出基因幾乎一致的克隆體。這樣一來，種群內(nèi)的個體高度同質(zhì)化，資源爭奪也降到了最低。
研究團隊拿弗拉克托弗蘇斯（Fractofusus）這種蕨葉狀生物作為典型例子。它們能長到超過2米（6.5英尺）高，比同時期的大多數(shù)海洋親戚都要龐大，而且很可能既沒有器官也沒有嘴巴。這些生物扎根在海底，直接從周圍海水中吸收養(yǎng)分，像今天的草莓一樣，通過匍匐莖和長跑莖散播克隆體來繁衍。馬尼卡說：“如果你通過這些匐莖與鄰居相連，你們就共享養(yǎng)分，根本不需要競爭?！?/p>
為了推演這些遠古生命如何在沒有競爭的條件下擴散，團隊構(gòu)建了一個機器學(xué)習(xí)模型，讓程序去模擬不同繁殖策略下生物群體的行為。模型中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐一篩查那些符合已知化石多樣性模式的模擬結(jié)果，這套方法叫“近似貝葉斯計算”，相當(dāng)于讓計算機一層層倒推時光，估測動物如何增殖、又如何為有限的資源而彼此抗衡。
模擬給出的劇本大致如下：埃迪卡拉紀(jì)早期那種整體平和且無性的日子，隨著物種逐漸從深水區(qū)向淺水區(qū)遷移而被打破。淺水區(qū)有溫度劇烈起伏、營養(yǎng)短缺、潮汐奔涌、風(fēng)暴侵襲等陌生壓力，生物為了存活不得不做出調(diào)整，留下的化石也明顯增多。這段化石記錄透露出一層規(guī)律：每當(dāng)環(huán)境壓力陡增，有性繁殖的比重就會相對攀升，生物開始放棄原先那種“共享養(yǎng)分、彼此克隆”的無爭模式。
“當(dāng)這種情況發(fā)生時，我們可以看到散布距離大幅增加，”米切爾描述道，“因為動物們?yōu)榱藨?yīng)對加劇的競爭，不得不嘗試去占據(jù)新的地盤?！庇行苑敝硯淼幕蛑亟M，讓后代彼此間出現(xiàn)差異，更能適應(yīng)多變的環(huán)境。于是，那些曾經(jīng)互通有無的克隆網(wǎng)絡(luò)開始瓦解，種群間的隔離和競爭反而成了演化的加速器。
這些連鎖變化最終觸發(fā)了學(xué)界所稱的埃迪卡拉紀(jì)“第二波”動物演化浪潮。這股蓄力已久的爆發(fā)，在隨后的數(shù)百萬年里繼續(xù)放大，直到寒武紀(jì)生命形態(tài)徹底翻開全新的一頁。而催生這一切的那把鑰匙，或許就藏在原始海洋最深處，一場關(guān)于“要不要性”的漫長抉擇中。
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