4.45亿年前的大规模深度冻结如何使人类成为可能
这是一对长约35厘米的Sacabambaspis鱼，它们长有明显的向前朝向的眼睛和带甲壳的头。自晚奥陶纪大灭绝事件之后，尚未发现像Sacabambaspis这样的动物化石。图片来源：uux.cn/Nobu Tamura
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在第一批恐龙出现前的近4.45亿年前，地球是一个广袤而浅海遍布的世界，温室效应带来了温暖的温度。南方的超级大陆冈瓦纳大陆位于这个星球的中心，那里的生命以奇特和庞大为特征。巨大的鹦鹉螺类生物带着尖尖的壳，长达五米，在深海中漂浮；而人类大小的海蝎和披着铠甲的三叶虫则在海底巡逻。其中，蛇状的牙形石也游弋其中，这是一种像鳗鱼一样的生物，长着大眼睛和带牙齿的喉咙。
在这个拥挤的海洋剧场中，我们自己的祖先——颌骨脊椎动物——不过是一个脚注。它们地位卑微、数量稀少，生活在更成功、无颌的巨型生物的阴影之下。然而，一系列的行星灾难即将颠覆进化的剧本，为这些小角色登上现代世界的舞台成为主角扫清障碍。
大寒冰期与硫酸死亡的浪潮
奥陶纪时期的稳定在地质学上的一瞬之间戛然而止。冲绳科学技术研究所（OIST）的研究人员已经揭示了被称为“晚奥陶纪大灭绝”（LOME）的巨大环境变迁是如何毁灭地球上众多生物的。这场灾难以两个截然不同的阶段发生。
首先，地球的气候从温室状态骤然转变为冰室气候。冰川席卷了冈瓦纳大陆，锁住了地球上的水分，并像海绵一样使浅海干涸。这种栖息地的丧失对大多数海洋生物来说无异于判了死刑。数百万年后，就在幸存者开始适应寒冷之际，气候又发生了逆转。冰盖融化，海水被淹没在温暖的水中，这些水不幸地耗尽了氧气，并含有硫酸类化学物质。
等到海洋化学环境稳定下来时，大约85%的海洋物种已经消失。三叶虫和巨型软体动物遭受重创，曾经占主导地位的无颌脊椎动物也被推到了崩溃的边缘。这场生物浩劫创造了一个空白——一个空旷的世界，等待着新的统治者。
华南避难所中的秘密圣地
当开阔的海洋变成一片片墓地时，一些小片生命却得以在避难所中存活下来——这些避难所是被深不可测的海水隔绝的生物多样性热点。通过分析一个跨越200年古生物学研究的数据库，OIST团队发现，这些避难所是现代脊椎动物生命的熔炉。其中一个这样的避难所位于我们现在所知的华南地区。
在这些稳定的、地理面积较小的区域，幸存的颌口动物基本上被困住了。然而，这种局限却因祸得福。随着海洋中的昔日霸主——牙形石和大型节肢动物的消失，生态系统出现了许多“空缺”。就像达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现的雀类，它们进化出不同的喙形以利用不同的食物来源一样，这些早期的颌口鱼类也开始迅速多样化。
研究人员发现，有颌类并没有专门进化出新的颌部功能；相反，它们填补了因物种灭绝而留下的空白。在华南避难所的安全环境中，它们进化成了与现代鲨鱼相关的第一种全身有颌的鱼类。它们花费了数百万年的时间来完善自己的生物学特性，最终发展出了穿越开阔海洋并开拓全球其他地区的能力。
多样性重置的必然循环
这项研究表明，进化往往遵循一个多样性重置的周期。自然界并非从零开始构建全新的生态系统，而是倾向于使用不同的材料来重建相同的结构。有颌类脊椎动物重建了灭绝前就已存在的复杂食物网，但它们采用了新的物种和功能设计，这些设计最终促成了所有现代有脊椎动物的诞生。
在它们的无颌类近亲继续平行进化了4000万年之际，颌类动物已在避难所中确立了其优势。研究显示了一个明显的趋势：大灭绝的脉冲直接导致了数百万年后物种爆炸式地多样化。通过追踪这些物种在全球的迁移，科学家们现在能够看到我们的祖先从默默无闻到开始其全球统治之旅的确切时刻。
为何这个古老的生存故事意义重大
这项研究从根本上深化了我们对地球上生命在灾难后如何生存和繁衍的理解。它证明，晚奥陶纪大灭绝是有颌脊椎动物崛起的主要催化剂。如果没有“冰室”转变以及随后浅海的淹没，现代鲨鱼、硬骨鱼乃至人类的祖先可能仍将是边缘化、鲜为人知的生物。
通过整合生物地理学、形态学和化石记录，科学家们现在能够洞察到支配生命的长期模式。本研究阐释了为何我们现代的海洋生态系统是建立在这些特定幸存者的后代之上，而非远古时期长相奇特的外齿牙或三叶虫。它提醒我们，大灭绝不仅意味着毁灭，更是一种生物重置，能够推动少数幸运的幸存者从生存的边缘走向世界舞台的中心。
研究详情：Wahei Hagiwara等人，《大灭绝触发了有颌脊椎动物及其无颌近亲（有颌类）的早期辐射演化》，《科学进展》（2026年）。DOI：10.1126/sciadv.aeb2297。www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb2297
