一場至今不能完全解釋清楚的進化熱潮拉開了寒武紀(jì)的序幕，標(biāo)志著顯生宙的開始。顯生宙之下又被分為古生代、中生代和新生代。

古生代，從 5.39 億年前的寒武紀(jì)早期一直持續(xù)到 2.52 億年前的二疊紀(jì)末期，顧名思義，這就是一個生命形態(tài)非常古老的漫長時期，生活著大量古老又神秘的生物，有些已經(jīng)有了現(xiàn)代生物的影子，有些卻長相奇特，以后人的眼光來看完全無法想象。

其中既包括最早、最原始的蛻皮動物皺囊蟲——外形就像一只長著嘴和尖刺的土豆；也有已知地球上最早能夠大規(guī)模造礁的動物——古杯動物，它就像一只內(nèi)壁上打了一堆孔的杯子，固著在海底，濾食海水中的浮游生物；還有寒武紀(jì)的霸主奇蝦、奧陶紀(jì)獨樹一幟的底棲游泳三葉蟲雙棘蟲與漂浮的濾食者直筆石、泥盆紀(jì)的底棲魚類先驅(qū)月甲魚等，這些奇特的生物是各個時代最為璀璨的明星。

寒武紀(jì)的奇特生物，其中 A 為洞穴化石，B 為硬殼化石，C 為三葉蟲，D 為早期節(jié)肢動物馬雷拉蟲，E 為棘皮動物等。

圖片來源：參考文獻(xiàn) [ 8 ]

接下來，我們請?zhí)丶s黑水?dāng)z影師程文，向大家展示她" 穿越回古生代 "，用 " 黑水?dāng)z影 " 方式拍攝的古生代生命圖鑒。

Part.1

里拉琴蟲：寒武紀(jì)的最強大腦

寒武紀(jì)的海洋中，捕食者稀少，畢竟吃草啃泥不需要智力，但捕食會動的動物就需要精確的計算和運動能力了。在寒武紀(jì)第二世第三期的中國澄江，也與世界的其他地方一樣，充滿了沒頭沒腦的古蟲。

它們是一種身體二分的奇特動物，前面長著一個大大的、有鰓裂的前體，表面被堅硬的特殊板狀結(jié)構(gòu)所覆蓋，內(nèi)有精細(xì)的鰓絲構(gòu)造，用于過濾食物，后面則是一段細(xì)長的后體，末端兩側(cè)扁平，可以擺動，消化道則在尾巴最末開口處。

這群沒有腦袋，也沒有什么像樣感覺器官的古蟲擺動著尾巴，一拱一拱地在海底晃動，試圖喝進帶有有機碎屑的海水。

多刺里拉琴蟲（Lyrarapax unguispinus），寒武紀(jì)的一種小型奇蝦，攝于寒武紀(jì)第二世第三期

圖片來源：作者自繪

里拉琴蟲是一種奇蝦，因其外形與古希臘的里拉琴相似而命名。它們生活在 5.2 億年前的寒武紀(jì)早期，屬于放射齒目抱怪蟲科（Amplectobeluidae），是一種扁平、具體節(jié)結(jié)構(gòu)的海洋動物，是地球上最早的掠食者之一，在寒武紀(jì)的海洋中分布十分廣泛。

在這張照片中，我們可以透過它們半透明的身體看到內(nèi)部橙色的大腦和像電路般在體內(nèi)傳導(dǎo)信號的粗大神經(jīng)，這些的粗大神經(jīng)如同精密的儀器調(diào)節(jié)著它們的運動。

里拉琴蟲的頭部與神經(jīng)結(jié)構(gòu)，可以看到神經(jīng)索、腦與心臟。同時也能看到被捕捉的古蟲

圖片來源：作者自繪

為了完成捕食這一復(fù)雜的神經(jīng)計算，里拉琴蟲演化出了發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)——前腦與視神經(jīng)系統(tǒng)相連，而視神經(jīng)之前還存在一對巨大的神經(jīng)節(jié)，用來控制奇蝦特有的大爪肢。

和現(xiàn)代的蝦一樣，它們的神經(jīng)索位于腹面，而內(nèi)臟器官位于背側(cè)，腦神經(jīng)節(jié)位于幾乎所有內(nèi)臟之前，神經(jīng)十分粗大，反應(yīng)靈敏。

它們的感覺系統(tǒng)在當(dāng)時也是頂級的配置：一對呈錐形、有較長眼柄的巨大復(fù)眼從頭部的兩側(cè)向后伸出，可以自由活動，幫助它們以視覺定位獵物。

里拉琴蟲的頭部結(jié)構(gòu)

圖片來源：參考文獻(xiàn) [ 5 ]

里拉琴蟲的身體也為捕食做了特化。它們身體的最前端有一套結(jié)構(gòu)復(fù)雜的頭甲，用來保護頭部，防止自己在捕食中因獵物掙扎而被弄傷。此外，它們的連接頭部和身體的頸部有四個體節(jié)，軀干也擁有強健的肌肉以帶動游動葉游動。

它們的游動葉從第一節(jié)開始逐漸縮短，第一葉最長、最寬，向后平滑變窄，在游泳時后側(cè)葉片疊覆在前方葉片上，游動葉之間重疊的部分有線紋結(jié)構(gòu)，用于加固身體強度，就像訂書釘一樣把相鄰的游動葉釘在一起，形成單一的 " 扇片 " 協(xié)調(diào)行動，幫助身體在水中移動。

而最奇特的是它們的呼吸系統(tǒng)。奇蝦沒有鰓，而是在軀干每一節(jié)的背部都有兩排剛毛條，剛毛基部都連接到一根基端結(jié)構(gòu)上，基端結(jié)構(gòu)緊貼體節(jié)分界，在游泳時剛毛條會從通過的水流中攝取水中的氧氣，再通過大腦后方跳動的心臟泵動到全身。

里拉琴蟲的后方特寫，可以看到個節(jié)附著的剛毛條、略不透明的肌肉與黃白色的腸道。

圖片來源：作者自繪

在里拉琴蟲身體背部最明顯的，是它們的消化系統(tǒng)，主要由肥大的腸道組成，這根發(fā)達(dá)的管道承載了奇蝦幼體迅速生長的奧秘：吃的多，消化快，長的就快。

它的前部為前腸，后部為未分化的攜帶消化腺的中腸和后腸，當(dāng)奇蝦幼體長到 6~7cm 時，這根腸道就會變細(xì)，代表它們已經(jīng)擁有了足夠的運動能力，不用擔(dān)心被智力、感覺和運動能力都低下的寒武紀(jì)生物吃掉，因此也就不再需要快速生長，可以歲月靜好的安度蝦生了。

Part.2

雙棘蟲：" 地效飛行 " 的最早使用者

雖然靈動的奇蝦在寒武紀(jì)出盡了風(fēng)頭，但在古生代，最常見的生命形式是三葉蟲、筆石和腕足類。大部分三葉蟲的游泳能力都不佳，但櫛蟲目的雙棘蟲（Hypodicranotus）卻另辟蹊徑，演化出了與現(xiàn)代地效飛行器相似的游泳功能。

雙棘蟲生活于中奧陶世，和其他三葉蟲一樣，它的身體分節(jié)，有帶溝將身體分為三個垂直的葉，除此之外它的頭部下方還生長著一個巨大的、分叉的口下板，口下板突出，光滑圓潤，使外殼呈圓潤的流線形而不是其他三葉蟲那樣只有背殼的半圓形。

雙棘蟲，一種櫛蟲類的三葉蟲，攝于奧陶紀(jì)中奧陶世

圖片來源：作者自繪

雙棘蟲的口下板貼近海底，這一結(jié)構(gòu)如同機翼一樣，當(dāng)海水流過口下板時，不僅會讓海水中的誘導(dǎo)阻力減小，同時也能增加三葉蟲上下方的壓力差，使得升力陡然提高。

尤其是在離海底的距離僅有三葉蟲蟲體厚度一半時，它的升力最大，能讓雙棘蟲游動起來更容易。這一原理與現(xiàn)在的地效飛行器非常相似，既是生物演化中的巧合，也是生物演化中的杰作。

雙棘蟲的口下板（藍(lán)色部分），可以引導(dǎo)水流

圖片來源：Cradle CFD The University Museum at the University of Tokyo｜List

此外，雙棘蟲口下板還可以制造渦流，將富含有機物的海水集中送入口中。濾食習(xí)性和游泳能力讓他們在中奧陶世的淺海和大洋區(qū)域分布十分廣泛。

口下板引導(dǎo)水流的方式

圖片來源：Cradle CFD The University Museum at the University of Tokyo｜List

在加拿大安大略省的海域就有雙棘蟲的身影，它們會在海洋近底層區(qū)域游動，紅色和白色的邊緣在黑色的背景下勾勒出每一節(jié)的輪廓，鈣質(zhì)與幾丁質(zhì)組成的甲殼上有白色裝點，使它們?nèi)缤毙前沆陟谏x。

當(dāng)雙棘蟲的口部朝下，帶動渦流時，水流會流經(jīng)身下原始的雙肢型附肢，附肢一半是羽狀鰓絲而另一半為普通附肢，而食物顆粒就會通過鰓上密集的鰓絲富集下來，再被送入口中。

從下方仰視雙棘蟲的樣子，可以看到帶有鰓的雙肢型附肢與 v 形的口下板

圖片來源：作者自繪

在這里，雙棘蟲可以充分發(fā)揮口下板帶來的升力優(yōu)勢，減少體力消耗。

即使如此，雙棘蟲仍然會游一會兒就停在海床上休息一會，這可能是因為它們與其他節(jié)肢動物一樣，肌肉組織主要由快肌纖維組成，耐力比較差，游一會就感覺疲倦了。

除了這些節(jié)肢類的動物，古生代其他門類的生物也同樣美麗。在下一期中，我們將會以直筆石與月甲魚為例講述筆石和魚類——它們分別是奧陶紀(jì) - 志留紀(jì)和泥盆紀(jì)十分有趣的生物。