一項新研究顯示，地球上最早的動物可能無意間延緩了生物多樣性的興起。根據劍橋大學的研究人員，這些古老生物的繁殖方式限制了競爭，並使演化在數百萬年間以驚人的緩慢速度進行。
這項發表在《自然生態演化》期刊上的發現，為一個長期的古生物學謎團提供了可能的解答。儘管動物最早出現在埃迪卡拉紀時期，但在之後一場劇烈的演化創新爆發、大幅擴展地球生命之前，牠們的多樣性卻在相當長的時間內保持相對有限。
在長達數十億年的微小生物主導時期後，持續約從六億三千五百萬年前到五億三千九百萬年前的埃迪卡拉紀，見證了第一批動物的出現。其中一些生物，包括 Fractofusus，高度可達兩公尺，儘管大多數體型小得多。
這些早期動物的外觀與現今任何生物都截然不同。許多看起來更像蕨類植物而非現代動物，並且似乎缺乏嘴巴、器官和移動能力。科學家認為牠們直接從周圍的海水中吸收養分。
與許多其他埃迪卡拉紀生物一樣，牠們在大約五億四千萬年前寒武紀開始時，就從化石紀錄中消失了。牠們的消失使得研究人員難以確定牠們是否與現今任何動物有關。
先前的研究顯示，這些生物中的許多是透過無性生殖繁殖的。牠們透過產生基因相同的後代來擴散，這些後代透過匍匐莖連接，就像現代的草莓植株一樣。在埃迪卡拉紀營養豐富的海洋中，這種策略非常有效。
劍橋大學動物學系的首席作者 Emily Mitchell 博士說：「在埃迪卡拉紀，生命相當美好，因此對性行為的需求相當有限。競爭相對較少，因此沒有真正的壓力去改變任何事情。」
為了探究為何在此時期演化似乎減緩，Mitchell 和共同作者 Andrea Manica 教授研究了位於紐芬蘭 Mistaken Point 的化石，這是世界上最重要的埃迪卡拉紀化石地點之一。
研究人員結合了雷射掃描、空間分析和人工智慧，來檢視這些古老社群的組織方式以及牠們可能如何互動。
他們首先證明了透過匍匐莖進行的無性生殖減少了鄰近生物之間的競爭。接著，團隊創建了電腦模擬，以測試在不同繁殖策略下，早期動物社群可能如何發展。
在運行了數千次模擬的同時，一個簡單的神經網路識別出哪些情境最符合化石證據。研究人員使用一種稱為近似貝氏計算的技術，從化石紀錄回溯，估計生物的擴散距離和牠們對資源的競爭強度。
結果顯示，無性生殖造成的有限擴散可以解釋為何早期動物生態系統物種相對較少。後來，當生物開始向更遠的距離擴散並進行有性生殖時，多樣性急劇增加。
競爭長期以來一直是演化最重要的驅動因素之一。然而，許多埃迪卡拉紀生物的匍匐莖生活方式降低了競爭的必要性。
Manica 說：「如果你透過這些匍匐莖與鄰居相連，那麼你就共享養分，不需要與牠們競爭。」
隨著生命逐漸從深水區擴展到較淺的海洋環境，條件變得更具挑戰性。潮汐、風暴、溫度變化和營養可用性的改變引入了新的壓力，使得生存變得不可預測，並增加了對資源的競爭。
壓力與有性生殖的興起
研究人員認為，這些更嚴苛的條件可能促成了向有性生殖的轉變。
Michell 說：「如果你突然處於一個每年都會被殺死幾次的環境中，那麼一切都會改變。壓力本質上導致了有性生殖，當這種情況發生時，我們可以看到擴散距離的巨大增加，因為動物試圖因競爭加劇而殖民新區域。」
隨著早期動物適應新棲息地和新的繁殖策略，物種多樣化加速。這個時期標誌著埃迪卡拉紀演化的第二次主要浪潮，並有助於為寒武紀時期更戲劇性的演化擴張奠定基礎，當時動物變得能夠移動，生態系統也變得更加複雜。
該研究得到了英國研究與創新局 (UKRI) 的一部分，即英國自然環境研究委員會 (NERC) 的支持。Emily Mitchell 是劍橋大學紐納姆學院的研究員。Andrea Manica 是劍橋大學克萊爾學院的研究員。
