“寒武紀生命大爆發”被稱為古生物學和地質學上的一大“懸案”。
在距今5.4億年的早寒武世，地球生命演化史上出現了一次規模最大、影響最深遠的生物創新事件。在不到地球生命發展史1%的時間里迅速創生出了90%以上的動物門類。寒武紀地層突然出現了門類眾多的無脊椎動物和最古老的脊椎動物——“天下第一魚”昆明魚目化石。但是，在更為古老的地層中，長期以來沒有找到其明顯的祖先化石，這一現象被稱作“寒武紀生命大爆發”，簡稱寒武紀大爆發。
該如何解釋在如此短的時間內突然涌現出如此之多的動物門類？一直困擾著學術界。于是，寒武紀大爆發與生命起源、智能起源等一起被列為“六大自然科學難題”。
“要破解寒武紀大爆發的奧秘，需要找到可靠的化石實證。而布爾吉斯頁巖型化石庫則是探索寒武紀大爆發的最佳窗口。”傅東靜說。
西北大學地質學系的學生在對“清江生物群”中的化石進行觀察研究（4月8日攝）。 劉瀟攝
布爾吉斯頁巖型化石庫，最早在1909年發現于加拿大落基山脈寒武紀中期的布爾吉斯頁巖中，并因此命名。百余年來，這類化石庫在全球各地已發現50余個，其中加拿大布爾吉斯頁巖生物群和1984年發現的我國云南澄江生物群最為著名，成為“理想的頂級研究目的地”。
“清江生物群正是頂級的布爾吉斯頁巖型化石庫。后續挖掘、研究與保護將有可能為探索寒武紀大爆發這一重大科學難題提供多方面科學依據。”傅東靜說。
據介紹，對清江生物群已經采集到的大量珍貴化石標本中的4351件進行初步研究后，已分類鑒定出109個屬，其中53%為此前從未有過記錄的全新屬種。而且，清江生物群中軟軀體生物居多，已發現的后生動物屬中，85％不具有礦化骨骼，絕大多數為水母、海葵等沒有骨骼的“基礎動物”。
更令科學家驚喜的是，清江生物群的化石形態保真度很高，各類群動物保存栩栩如生，動物的眼睛、神經、內臟等軟體組織和器官的形態結構清晰可見。
生物統計學的“稀疏度曲線”分析顯示，清江生物群的物種多樣性將有望超過已知所有寒武紀軟軀體化石庫。
“清江生物群”中發現的新物種化石。 （西北大學供圖）
“清江生物群的特色和優勢主要體現在新屬種比例最高、后生動物相對多樣性最大、軟軀體生物類群最多、化石形態保真度最優、原生有機質的埋藏保存最好，具有難以估量的研究潛力。”傅東靜說。
國外的專家也非常認同中國科學家的研究成果。“（清江生物群）化石豐富度、多樣性和保真度世界一流，科學價值巨大。后續研究將有望填補我們對于寒武紀大爆發的認知空白并解決動物門類起源演化方面一系列科學問題。”艾莉森·戴利說。
近年來，西北大學早期生命與環境創新研究團隊在中國科學院院士舒德干的帶領下，對澄江生物群及寒武紀大爆發進行了長期探索，取得了系統的創新成果。
團隊在達爾文提出的地球生命呈“樹形演化”猜想基礎上，通過數十年的研究與實證，提出了“三幕式寒武紀大爆發假說”，勾勒出了寒武紀生命大爆發分三階段依次創生了基礎動物、原口動物、后口動物三大枝系的“動物大樹”的基本輪廓，進而首次構建了完整的早期動物譜系樹框架圖。
“隨著日后研究工作的展開和深入，清江生物群將為‘早期動物譜系樹’到底在哪里分叉，在哪里開枝散葉，找到更多生物進化的直接證據。”舒德干院士說。
“清江生物群”中發現的分枝藻類化石。 （西北大學供圖）
清江生物群距離澄江生物群化石產地1050公里。“生物地層學研究顯示，清江生物群和澄江生物群是同時代的、位于不同古地理位置的生物群。二者都距今約5.18億年，處在寒武紀生命大爆發時期動物門類爆發式出現的鼎盛時期。兩者的科學研究價值具有很強的互補性。”論文通訊作者張興亮教授說。
與澄江生物群相比，清江生物群生活于遠離海岸的較深水環境，代表了不同生態環境下的全新生物群落。“這一點從其超過半數以上的新屬種可以證實。因此，清江生物群后續的大規模發掘，將為發現和探索新的軀體構型和新的動物門類提供第一手材料。”張興亮說。
更令中國科學家感到“幸運”的是：目前全球兩個保真度最高的布爾吉斯頁巖型化石庫——布爾吉斯和澄江，在埋藏之后分別經歷了高溫變質、風化作用等嚴重的地質改造，其樣本已無法用于深入開展埋藏學研究。而在清江生物群發現的軟軀體化石，奇跡般地以原生碳質薄膜形式保存了原始的有機質。
因此，不僅在古生物學研究領域，清江生物群的發現，對于進化生物學、系統發生學以及埋藏學、古生態學、地球化學等交叉學科前沿研究方向，也具有非常特殊的價值。
“清江生物群將為開展埋藏學和地球化學研究，進而開展深入的古環境研究提供理想素材。困擾學術界多年的動物軟體結構特殊埋藏機制問題，或將在清江生物群得到破解。”張興亮說。
可以期待，隨著交叉學科研究的推進，中國的清江生物群會帶給我們更多：生發更多的問題，破解更多的奧秘……(許祖華)
朱高華
2019-04-15
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