一项新研究表明，地球上最早的动物可能在无意中减缓了生物多样性的崛起。根据剑桥大学的研究人员，这些古老生物的繁殖方式限制了竞争，使得进化在数百万年的时间里以异常缓慢的速度进行。这一发现发表在《自然生态与进化》期刊上，为长期以来的古生物学谜题提供了可能的解决方案。尽管动物最初出现在埃迪卡拉纪，但它们的多样性在随后的进化创新爆发之前，维持了相对有限的状态，长达相当长的时间。生命的早期实验 在主导了数十亿年的微生物之后，大约在635百万到539百万年前的埃迪卡拉纪，第一批动物开始出现。其中一些生物，包括Fractofusus，身高可达两米，尽管大多数要小得多。这些早期动物的外形与今天的任何生物都截然不同。许多生物更像蕨类植物而非现代动物，似乎缺乏嘴部、器官和运动能力。科学家们认为它们从周围的海水中直接吸收营养。像许多其他埃迪卡拉生物一样，它们在大约540百万年前的寒武纪初期从化石记录中消失。它们的消失使得研究人员很难确定它们是否与今天的任何动物相关。先前的研究表明，许多这些生物是无性繁殖的。它们通过产生遗传上相同的后代，利用匍匐茎或匍匐生长的方式传播，像现代的草莓植物一样。在富含养分的埃迪卡拉海洋中，这种策略非常有效。剑桥大学动物学系的首席作者艾米莉·米切尔博士表示：“在埃迪卡拉时期，生活相当不错，因此对性繁殖的需求相对有限。竞争相对较少，因此并没有真正的压力去改变任何东西。” 化石、人工智能与古代生态系统 为了研究为什么在这一时期进化似乎减缓，米切尔和合著者安德烈·马尼卡教授研究了来自纽芬兰的误点（Mistaken Point）的化石，这里是世界上最重要的埃迪卡拉化石遗址之一。研究人员结合激光扫描、空间分析和人工智能，研究这些古老社区的组织结构及其可能的相互作用。他们首先证明了通过匍匐茎进行的无性繁殖减少了邻近生物之间的竞争。然后，研究小组创建了计算机模拟，以测试早期动物社区在不同繁殖策略下可能如何发展。进行数千次模拟之后，一个简单的神经网络识别出与化石证据最接近的场景。研究人员使用一种称为近似贝叶斯计算的技术，反向推断化石记录，以估算生物体传播的距离和竞争资源的强度。 竞争的重要性 结果显示，无性繁殖造成的有限扩散可解释为什么早期动物生态系统中的物种相对较少。后来，当生物体开始在更大范围内传播并进行有性繁殖时，多样性急剧增加。竞争长期以来一直是进化最重要的驱动力之一。然而，许多埃迪卡拉生物的匍匐生活方式减少了竞争的需求。马尼卡表示：“如果你通过这些匍匐茎与邻居相连，那么你们就共享养分，而不需要与他们竞争。”随着生命逐渐从较深的水域扩展到更浅的海洋环境，条件变得更加严峻。潮汐、风暴、温度变化和营养供应的改变引入了新的压力，导致生存变得更加不可预测，增加了对资源的竞争。 压力与有性繁殖的崛起研究人员认为，这些更加恶劣的条件可能促使有性繁殖的转变。米切尔说：“如果你突然处于一个每年基本上要经历几次死亡的环境中，那么这将改变一切。压力本质上导致了有性繁殖，当这种情况发生时，我们可以看到由于竞争的增加，生物试图殖民新区域，扩散距离急剧增加。”随着早期动物适应新栖息地和新的繁殖策略，物种多样化加速。这一时期标志着埃迪卡拉进化的第二波浪潮，并为寒武纪时期更为剧烈的进化扩展奠定了基础，那时动物变得能够移动，生态系统变得复杂得多。该研究得到了自然环境研究委员会（NERC）支持，该委员会是英国研究与创新（UKRI）的一部分。艾米莉·米切尔是纽汉学院的一名研究员。