“水做的骨肉”是怎么游起來的？

人過留跡，雁過留痕，但水母是一種悲傷的小動物——在地層中，它們通常什么都留不下。

“大多數水母身體97%的組成成分都是水，難以形成化石。這讓水母行為的起源和演化成了學術界長期難以回答的問題。”西北大學研究員韓健對《中國科學報》說。

但一次機緣巧合，讓韓健找到了破解這個難題的鑰匙。他和團隊的科學發現，水母的游泳行為可能是一個“副產品”。相關論文近日發布在eLife雜志上。

稀有水母化石現身

2016年，韓健等人在已發表的澄江生物群化石中，偶然看到了一個類似于碗口的印痕，碗口下方有放射形的線條，形狀很接近現代水母。通過仔細的鑒定，他們確認這是迄今已知最古老的游泳型水母。

位于云南的澄江生物群記錄了距今約5.18億年的寒武紀生態景觀，現代動物的絕大多數門類都能在這里找到祖先類型。但在這次發現前，人們從未在這里找到過水母的痕跡。

“物以稀為貴，這是非常難得的研究素材。”韓健說。

這只水母為什么會被保存在化石里，并不是一個很容易解釋的問題。科學家推測，澄江動物群曾經歷快速埋藏階段，很多生物在生前死后遭遇了劇烈的泥質濁流沉積，在物化條件及厭氧微生物的共同作用下，軟組織沒有來得及完全降解，就被轉換成了各種礦物，如無機碳，黃鐵礦、硅鋁酸鹽、磷酸鈣等。

然而這些化石還有一個重大缺憾。“現代水母是憑借傘緣的冠狀肌收縮、排水，產生反作用力來推進游泳的。但澄江生物群的水母化石并沒有留下這些肌肉的證據。”韓健說。

發現不會游泳的水母“祖宗”

幸運之光再次降臨在陜南。研究人員在比澄江生物群年代更為久遠的寒武紀寬川鋪組（約5.35億年前），發現了保存各種軟組織結構的水母化石。與現代水母相似，在它們圍繞內傘傘緣的位置，離散分布著直徑1~4微米的肌肉束。

但這些水母也表現出一個與現代水母不同的特征，無論是在孵化前還是孵化后很長一段時間，都被包裹在自身分泌的圍鞘之中。

這種結構讓科學家看著很眼熟。

參與了這項研究的廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室博士宋希坤說：“幾丁質圍鞘和鈣質骨骼在現生刺胞動物的水螅體中廣泛存在，我們在寒武紀晚期發現的高等水螅化石中也發現了這種具有保護性的結構。”

“這些早期的，具有圍鞘的寒武紀水母，極有可能是一種特化的水螅體結構。”宋希坤說，“它們應該是營底棲生活的，不能自由游泳。”

陜南早寒武世寬川鋪組化石掃描電鏡照片顯示其環形肌肉（A-D）及系統化石復原圖(E)

那“水母”和“水螅”究竟是什么關系呢？可謂“你中有我，我中有你”，非常有趣。按照現代生物系統分類，刺胞動物門包括珊瑚超綱和水母超綱，其中水母超綱又包含十字水母綱、立方水母綱、缽水母綱和水螅水母綱。這些動物看起來形態各異，有的像樹枝花蔓，有的像透明魚缸，但其實可以大致分為兩種形態：固著階段的水螅體和游泳階段的水母體。

以缽水母為例，它們的生命過程大致可以分為：受精卵、浮浪幼蟲、固著生活的水螅體、具有游泳能力的碟狀幼體和可以游泳捕食的水母體。仔細觀察，水螅體其實可以大致看作倒立的水母，盡管它們的內部形態結構會有差異。

水母是怎樣游起來的？

古老的化石就像一個個版塊，逐步完善著水母游泳之謎的拼圖。

寒武紀第一期的小殼化石動物大多營底棲和表棲生活，早期水母也不例外。它們在胚胎發育后期的水螅體階段，具有一個呈錐形或塔形的圍鞘，在水底的沉積物上生活。被藏在圍鞘之中的環形肌肉系統，可以通過擠壓收縮水母鐘體用來進食和呼吸。而到了寒武紀第三期，水母已經可以游泳了。這大致鎖定了水母游泳行為可能出現的時間段。

“擺脫圍鞘束縛、能夠自由游泳水母很可能出現于寒武紀第二期，但暫時還沒有化石證據。”論文第一作者，青島海洋地質研究所王星博士說。

“按照達爾文進化理論，任何一個復雜生命現象都是長期演變來的。我們推測，水母的游泳行為只是底棲型水母取食、呼吸的副產品。” 韓健說，“在長期的演化中，底棲水螅形水母逐步具備有節奏的神經沖動、感受重力的平衡石、伸縮能力較強的冠狀肌、較厚的中膠層、比較深的下傘腔等內在條件，脫胎換骨；又恰逢合適的外在條件，如海水氧氣含量的升高、水體中的其他獵物等，從而擺脫了圍鞘的束縛，成為游泳型水母開始自由地暢游在大海之中。”

相關論文信息：https://elifesciences.org/articles/74716