谁在10亿年前偷走了叠层石？

叶山

叠层石（摄影：周江）

展品档案

名称：蓟县叠层石

发现地点：中国天津蓟县

形成年代：元古宙中期，距今约14亿年前

简介：叠层石是由藻类活动与沉积作用共同形成的产物，形成于我国天津的蓟县叠层石是中国境内最有名的叠层石

最早的生命遗迹

叠层石是地球上保留至今的最早的生命遗迹，它们是层状的有机沉积结构。叠层石的形成通常离不开蓝细菌，这些微生物会分泌出带黏性的化合物，这些化合物能够捕获海水中的碳酸盐沉积物颗粒，并将它们牢牢地黏合在一起，形成矿物的微纤维，再把它们堆积成薄薄的沉积层。那些垒在一起的薄层是叠层石最为明显的特征，其中深色的薄层和浅色的薄层常常会交替出现。这些薄层可能会拥有不同的形状，有的是水平的，有的是弧形的，还有的呈拱形。

大约35亿年前，全世界很多地方的海边都出现过大量的叠层石。叠层石是地球早期生命在大地上绘制的第一幅画作，并且在生命形成之初的20 亿年里，它们也几乎是生命留下的唯一画作。它们是地球系统中的生物圈、水圈、大气圈和岩石圈之间紧密联系，相互作用的经典例子之一。

突然消失之谜

可是，曾经在全世界各地都出现过的叠层石，后来却突然大量地“丢失”了，它们的去向成了摆在科学家面前的一个极大的难题。这是怎么回事呢？原来大约在10亿年前，叠层石的数量和多样性发生了断崖式的下降。在世界上的绝大多数地区，科学家们再也没能在形成于10亿年以内的地层里发现叠层石，它们就像是被一只无形的手，从时间里“偷走”了一样。

长久以来，科学家们都弄不清是什么导致了叠层石的衰落，这桩叠层石“失踪事件”成了困扰科学家的“悬案”。为了尽早找到“凶手”，一代又一代的科学家付出了许多的努力，直到2013年，美国麻省理工学院的科学家们才发现了有用的线索。在研究了大量前寒武纪的化石和岩石记录之后，这批科学家观察到了一个有趣的现象：在10亿年前，当叠层石迅速衰退的同时，地球上大规模形成了另一种微生物化石——凝块石。

有孔虫是一个大家族的总称，据统计，现存的有孔虫都有一万多种，已经灭绝的更多，所以它们所呈现出的造型各式各样都有。

是谁偷走了叠层石

凝块石是叠层石的一个变种，它也是由微生物产生的痕迹化石，不过它们的外表呈块状，而不是薄薄的层状。难道这些凝塊石是“凶手”留下的证据？那它们是谁留下的痕迹呢？经过仔细分析，科学家们发现，凝块石的出现和有孔虫的诞生有关。

有孔虫是一大类海洋微生物的总称，它包括了变形虫、纤毛虫和许多其他的单细胞生物。它们个头很小，肉眼根本看不见，却长时间生活在地球上，躲过了历次大灭绝事件，至今仍然活跃在海洋里，并且在地球历史上的不同时期留下了丰富的化石记录，为科学家们了解史前时代的古环境和古气候提供了珍贵的资料。

和蓝细菌通过分泌黏性化合物来捕获沉积物颗粒不同，有孔虫的细胞中会伸出一些被称为“伪足”的触手状结构，来捕获和吞噬猎物，并探索周围环境。在这样的过程中，有孔虫的触手状结构会在细微的尺度上搅动海底沉积物。所以，叠层石的衰落和凝块石的崛起，很可能和有孔虫的出现有关。当它们出现后，其触手状结构会搅动并毁坏叠层石的层状结构，让蓝细菌构建的叠层石变成块状的凝块石。

科学家们检查了凝块石，在里面找到了早期的有孔虫化石。他们又做了一个实验：在海洋中捕获了一些仍然存在的有孔虫，并把它们放在了和叠层石结构类似的沉积物上，过了一段时间之后，叠层石的结构果然被破坏，形成了和凝块石相似的结构。这个实验印证了科学家们的猜想：从地层里“偷走”叠层石的，正是这些小小的有孔虫。这桩困扰人们多年的“悬案”终于告破。

位于海边的现代叠层石

虽然叠层石早在10亿年前就大量减少，但它们并没有绝迹。到了今天，人们仍然可以在地球上的少数区域找到正在形成的叠层石。当然了，类似蓟县叠层石那样来自前寒武纪的叠层石更为珍贵，因为它们是人类了解前寒武纪的一把钥匙。通过它们，科学家能够分析几十亿年前的地球环境、气候和地质条件，从而让我们对地球早期的历史有更深刻的认识。