1958年，美國(guó)業(yè)余化石收藏家弗朗西斯·塔利發(fā)現(xiàn)了奇怪的史前生物化石，隨后關(guān)于這種生物的1200多個(gè)化石被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。但幾十年來(lái)，這個(gè)長(zhǎng)相怪異的生物到底屬于哪種動(dòng)物門類，仍然讓科學(xué)家們傷透腦筋。

僅存于數(shù)千萬(wàn)乃至數(shù)億年前化石中的古生物，往往與現(xiàn)生生物有很大的不同，但根據(jù)生物演化的脈絡(luò)和不斷創(chuàng)新的研究方法，科學(xué)家們往往從中能找到古今之間的關(guān)聯(lián)�？墒�，有一種因長(zhǎng)期無(wú)脈可循而被稱作“塔利怪物”的古生物，卻困擾了學(xué)界數(shù)十年之久。

近日，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的一項(xiàng)新研究，概述了一種尋找長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為在石化過(guò)程中丟失的生物信號(hào)的新方法。美國(guó)耶魯大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)分析113種動(dòng)物化石的分子組成，獲得可用來(lái)揭示動(dòng)物之間關(guān)系的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。科學(xué)家們認(rèn)為，新的研究方法有助于證明，“塔利怪物”可能是一種非比尋常的脊椎動(dòng)物。

有說(shuō)是軟體動(dòng)物，有說(shuō)是脊椎動(dòng)物

1958年，美國(guó)業(yè)余化石收藏家弗朗西斯·塔利在美國(guó)伊利諾伊州中部的馬榮溪化石層中，首次發(fā)現(xiàn)了一種奇特的化石。據(jù)推測(cè)，它生活在距今3億年前的近海水域。死亡或其他意外原因?qū)⑵溲诼裨谟倌嗬�，并最終被包裹在后來(lái)形成的堅(jiān)硬巖石中。隨后，古生物學(xué)家在該州格蘭迪縣的梅遜克里克，又陸續(xù)發(fā)掘出了數(shù)千塊這樣的化石。

但自發(fā)現(xiàn)第一塊這種化石以來(lái)，古生物學(xué)家們就對(duì)它的身份困惑不已。因無(wú)法確定這種動(dòng)物更接近魷魚等軟體動(dòng)物，還是魚的近親，科學(xué)家最后以發(fā)現(xiàn)者的名字，將其命名為“塔利怪物”。

這種怪物似乎有眾多生物的特征，頭頂上長(zhǎng)著一根堅(jiān)硬的長(zhǎng)柄，兩端各有一只眼睛；在長(zhǎng)長(zhǎng)的吻部末端，長(zhǎng)有很多鋒利的牙齒。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(zhǎng)不足30厘米�？茖W(xué)家推測(cè)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(chǎng)所。

基于“塔利怪物”上半身細(xì)長(zhǎng)、下半身異常肥大的奇葩造型，有人又覺(jué)得它有點(diǎn)像蛇類和魷魚的結(jié)合體。還有觀點(diǎn)認(rèn)為，“塔利怪物”可能是蝸牛的祖先，但顯然沒(méi)有多少人認(rèn)可，因?yàn)椤八�利怪物”并沒(méi)有蝸牛一樣的殼。

這個(gè)怪物的感官系統(tǒng)也比較奇特，它的眼睛長(zhǎng)在兩邊，看起來(lái)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(jìn)化的痕跡，因此竟有人說(shuō)它或許是外星人遺留在地球的產(chǎn)物——這近乎無(wú)稽之談，但也足可見“塔利怪物”之怪。

2020年5月，來(lái)自英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的羅伯特·桑森在一篇文章中提到，“塔利怪物”在任何一個(gè)動(dòng)物群體中都是一個(gè)特別的存在，如果它是軟體動(dòng)物，那它就是奇怪的軟體動(dòng)物；如果它是脊椎動(dòng)物，那它就是奇怪的脊椎動(dòng)物。

揭秘行動(dòng)在深入，爭(zhēng)論依然不絕于耳

60多年來(lái)，幾代研究者對(duì)1200多個(gè)“塔利怪物”化石進(jìn)行分析，似乎已越來(lái)越接近揭開這種怪物真實(shí)身份的時(shí)刻。2016年3月，《自然》雜志發(fā)表的論文稱，“塔利怪物”實(shí)際上是一種魚類，是現(xiàn)代七鰓鰻的祖先。

這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用強(qiáng)大的同步元素繪圖等新型分析技術(shù)，通過(guò)繪制化石的化學(xué)性質(zhì)來(lái)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(méi)被鑒定出來(lái)。

研究共同作者、耶魯大學(xué)自然歷史博物館無(wú)脊椎古生物館主管德雷克·布里格斯說(shuō)：“這些化石很難解讀，而且又相當(dāng)多樣。有人認(rèn)為它們可能是某種奇特的、會(huì)游泳的軟體動(dòng)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(dòng)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(dòng)物，并且與七鰓鰻關(guān)系較近。

但頂級(jí)雜志的論文并沒(méi)能一錘定音。隨后就有學(xué)者認(rèn)為，它壓根兒不是魚，甚至連脊椎動(dòng)物都算不上。

2017年2月，來(lái)自美國(guó)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(guó)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(dòng)物的說(shuō)法。

他們發(fā)現(xiàn)，被描述為支持“塔利怪物”是脊椎動(dòng)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(guò)程等諸多問(wèn)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(duì)脊椎動(dòng)物記錄的理解。

“‘塔利怪物’的化石中，曾經(jīng)被認(rèn)為是脊椎的白線越過(guò)了眼睛的位置，顯然不符合其他脊椎動(dòng)物的特征�！眲趥悺に_蘭說(shuō)。

此外，他們還認(rèn)為，脊椎動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)育定位，只能通過(guò)有限外群的脊索動(dòng)物數(shù)據(jù)集和選擇性特征應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，研究者爭(zhēng)論過(guò)的如異腹足目軟體動(dòng)物、異腳類節(jié)肢動(dòng)物或其他非脊椎動(dòng)物，這些譜系中，許多動(dòng)物曾獨(dú)立進(jìn)化出類似脊椎動(dòng)物的特征，包括復(fù)雜的眼睛和“牙齒”。因此，他們認(rèn)為，考慮到全部證據(jù)，“塔利怪物”應(yīng)被排除在脊椎動(dòng)物源頭之外。

不過(guò)，更多的學(xué)者不愿參與這種無(wú)休止的爭(zhēng)論，眼下也依然有更多的問(wèn)題等待解答，如為何世界其他地方還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)“塔利怪物”的化石，它們何時(shí)第一次出現(xiàn)在地球上。

用生物信號(hào)，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(dòng)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。

日前，他和耶魯大學(xué)的同事在《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表的新研究中表示，通過(guò)追蹤長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為在化石過(guò)程中會(huì)丟失的生物信號(hào)，他們找到了新穎的方法，可對(duì)5.41億年前化石的歷史信息進(jìn)行追溯。用這種新方法，他們已經(jīng)獲得有關(guān)包裹第一個(gè)恐龍蛋的軟殼的有價(jià)值信息，同時(shí)也將為證實(shí)“塔利怪物”是脊椎動(dòng)物提供了線索。

“蛋白質(zhì)、脂類和糖決定了動(dòng)物的形態(tài)和功能。然而，生物信號(hào)在化石有機(jī)質(zhì)中的保存卻鮮為人知�！辈祭锔袼沟热吮硎荆�他們利用高分辨率原位拉曼光譜，分析了113個(gè)顯生宙后生動(dòng)物化石和沉積物的分子組成。

由于蛋白質(zhì)、脂類和糖類在石化過(guò)程中，通過(guò)脂肪氧化和糖氧化聚合形成內(nèi)源性的雜環(huán)聚合物，這些物質(zhì)不溶于水，基本上不易被微生物分解，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定�！斑@種石化物質(zhì)保留了遠(yuǎn)古生物系統(tǒng)發(fā)育信息，還可從中捕獲更高級(jí)的后生動(dòng)物關(guān)系。分子信號(hào)可以在很久遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)存活，這為重建動(dòng)物進(jìn)化史提供了有力的工具。”布里格斯表示。

該研究的第一作者、耶魯大學(xué)地球與行星科學(xué)系研究生賈斯米娜·威曼利用這種非破壞性化學(xué)分析技術(shù)，來(lái)確定這些聚合物中是否存在可識(shí)別的生化特征。

研究發(fā)現(xiàn)，生物分子信號(hào)不僅揭示了動(dòng)物化石的成巖歷史，而且通過(guò)比較，還能揭示動(dòng)物化石的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和親緣關(guān)系�！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，化石有機(jī)物是基于原始生物分子的化學(xué)降解產(chǎn)物而構(gòu)成的自然混合體。這些分子中的碳質(zhì)殘留物幾乎總是在化石中保留了微觀線索�！蓖�曼說(shuō)。

到目前為止，威曼和布里格斯等人已發(fā)現(xiàn)了3種主要的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)：有助于確定早期恐龍蛋殼的柔軟特性的生物礦化信號(hào)；區(qū)分昆蟲表皮和脊椎動(dòng)物軟骨的組織信號(hào)，可用于識(shí)別“塔利怪物”的身份；基于氨基酸化石產(chǎn)物的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)，可揭示動(dòng)物物種之間的關(guān)系。

威曼等人并未用足夠多的篇幅細(xì)說(shuō)“塔利怪物”，但表示了解化石中的生物特征有可能從根本上推進(jìn)有關(guān)地球生命進(jìn)化的科學(xué)知識(shí)。威曼說(shuō)：“有了這種方法，我們可以在許多不同的研究方向上前進(jìn)，用以前認(rèn)為化石無(wú)法企及的答案來(lái)解析動(dòng)物進(jìn)化的重大問(wèn)題。”

與漫長(zhǎng)的地球演化史相比，其實(shí)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(lái)能夠發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的史前生物，一步步揭開“塔利怪物”的神秘面紗。