澄江動物群及人祖尋根

舒德干

達(dá)爾文進(jìn)化論思想大概有兩個最主要的核心論題，一個是自然選擇，第二個就是世界上所有的生物都有共同祖先，長期的演化結(jié)果就形成了“生命之樹”，所以生命之樹思想應(yīng)該是達(dá)爾文的核心思想。后來的生物學(xué)家、古生物學(xué)家、化石研究專家勾勒出了“生命之樹”的初步輪廓。

在這里面有許許多多的創(chuàng)新事件，其中最重要的、和人類演化相關(guān)的有三個：一是原核生命的出現(xiàn)，指無細(xì)胞核膜的細(xì)菌之類變成有細(xì)胞核膜的生物；二是動物界形成寒武大爆發(fā)時期；三是一支脊椎動物最早的祖先，有頭有脊椎，經(jīng)過5億多年的發(fā)展形成了人類。

“寒武”大爆發(fā)的新假說

5.4億年前，動物界突然演化加速，跑步向前，形成了整個動物界，后來被大家稱之為“寒武”大爆發(fā)?！昂洹贝蟊l(fā)不是一夜之間完成的，經(jīng)歷了約4000-5000萬年。

達(dá)爾文對此事很難理解。由于當(dāng)時的化石知識比較少，他認(rèn)為生命是慢慢演化，很難想象生命在非常短的時間里形成了整個動物世界。在達(dá)爾文的“非爆發(fā)”假說中，他認(rèn)為根本不可能大爆發(fā)。但是，時隔100年之后，美國的古生物學(xué)家Gould基于化石的資料，提出在不長的時間里面，大概幾千萬年左右，一幕式地產(chǎn)生了動物界，后來所有生物門類都站在一條起跑線上，一致出現(xiàn)了。后來，英國皇家學(xué)會會員將達(dá)爾文的思想和Gould的思想進(jìn)行了一定的融合，他覺得既不是完全的漸變，也不是單純地一幕式，有可能是兩幕式。在“寒武”大爆發(fā)之前是隱身的、看不見的、微小的、柔軟的，那樣的生物大部分是未知?！昂洹贝蟊l(fā)之后，有一些個體大的就顯現(xiàn)了，他提出了兩幕式。他們各自都有自己的道理，但不完善，沒有真正解釋出動物在整個演示過程中的漸變性，快速演變過程中的綜合更沒有看到過程的階段性。所以，還需要后人進(jìn)一步做貢獻(xiàn)——中間的核心問題是“寒武”的幾次大爆發(fā)，跟整個動物界的形成有什么具體的對應(yīng)關(guān)系。

這樣我們就要回頭看看整個動物界的基本結(jié)構(gòu)。按照分子生物學(xué)、化石生物學(xué)及古生物學(xué)的各種認(rèn)知，大家認(rèn)為動物界由低等到高等有30多個門類可以劃為三個亞界。三個亞界怎么形成？需要我們關(guān)注化石窗口，應(yīng)該是在早寒武世和中寒武世末期發(fā)現(xiàn)的，在全球40個大化石庫中做了探索工作，其中最著名的是澄江動物群。如果將這四個動物群勾勒在地質(zhì)圖上面，就會發(fā)現(xiàn)它們是先后展示的?，F(xiàn)在的古生物學(xué)家需要回答的，就是在先后出現(xiàn)的四個動物群中，它們包含了動物界什么樣的信息，有哪些成份。

在前寒武世的末期，動物亞界四五個門類開始出現(xiàn)了，后來還產(chǎn)生了文德（諧音）動物群。在寒武世的初期，科學(xué)家證明大多數(shù)的遠(yuǎn)古動物在這個時候已經(jīng)出現(xiàn)了。那么，最后一個后口動物亞界包括的幾個門類什么時候出現(xiàn)的？大家把目光放在了云南澄江動物群上。

1995年之后，西北大學(xué)早期生命科學(xué)研究所非常幸運(yùn)，有一系列的發(fā)現(xiàn)主要集中在后口動物亞界上，有一系列的文章被接受，發(fā)現(xiàn)后口動物亞界的“5+1”類群。這樣，動物樹框架在澄江動物群就出現(xiàn)了。

于是，我們就提出了繼達(dá)爾文、Gould之后的寒武大爆發(fā)的新假說，認(rèn)為在這三個動物群中已經(jīng)逐步完成了整個動物亞界三個亞界的構(gòu)成，三個寒武大爆發(fā)形成了動物的三個亞界。

澄江動物群的重要發(fā)現(xiàn)

一是在澄江動物群發(fā)現(xiàn)了文德生物。大家沒想到還可以跨過寒武世界限遺傳到澄江動物群，這是一個非常重要的成果。以前很多人認(rèn)為寒武世之前和寒武世初期之間是沒有關(guān)系的，但這個演化證明它們之間是有聯(lián)系的，這是基礎(chǔ)動物亞界。

發(fā)現(xiàn)了奇蝦出現(xiàn)于早寒武世的早期，這個動物物種由基底到底層都出現(xiàn)了，說明完整的生物系統(tǒng)在寒武世早期就已經(jīng)出現(xiàn)了。

當(dāng)然，在澄江動物群最重要的貢獻(xiàn)，我前面也說到了，是長期沒有見過的動物亞界中的所有門類都快速地逐漸出現(xiàn)了。例如低等脊索動物，跟現(xiàn)在的文昌魚非常相似，沒有頭，但已經(jīng)有不對稱的脊節(jié)和脊索。這類動物被科學(xué)家認(rèn)為跟脊椎動物非常接近，在寒武世也有它的蹤影，叫長江海俏。

我認(rèn)為古蟲動物門開展了新陳代謝的革命，水從前面大口進(jìn)入的時候，把食物和氧氣都帶入進(jìn)去了，然后篩選之后排泄出來，加速了新陳代謝革命。當(dāng)然，這是國際上最有名的脊椎動物的出現(xiàn)，最早產(chǎn)生了頭，產(chǎn)生了腦，產(chǎn)生了脊椎骨，這就是人類之所以能夠站起來，人類之所以聰明，始點(diǎn)可能就在這幾條魚上。所以，古生物化石和現(xiàn)在是相對應(yīng)的。

澄江動物群時代的人類遠(yuǎn)祖

達(dá)爾文最關(guān)注的除了五種起源的基本思想以外，他還關(guān)注人類是如何起源的，如何由來的。所以，達(dá)爾文很期盼古生物學(xué)家能夠找到人類祖先。

5.2-5.3億年前，最早出現(xiàn)頭腦脊椎的昆明魚目化石。

這個化石很特別，可以看到最原始的脊椎骨，最早的頭類非常小，但頭的基本構(gòu)造都有了，腦的外延、眼睛非常大了。有人說寒武世大爆發(fā)非常重要的因素是眼睛的出現(xiàn)，在這里也是一個證明。

我們看到世界低等和高等的脊椎動物，以及在歷史中發(fā)掘出來各種各樣的脊椎動物，我們在第一魚上面找到了這樣一個根。在這個根之前，還有沒有更原始的東西？找到這個根，前面還有沒有種子？也是值得探索的問題。

在譜系圖上可以看到，有更早出現(xiàn)的過程，有脊索出現(xiàn)的過程，還有產(chǎn)生腮裂的過程。我認(rèn)為更重大的創(chuàng)新型貢獻(xiàn)是出現(xiàn)腮裂的古蟲動物門。以西大動物為代表，食物和氧氣進(jìn)入之后，通過腮裂排泄。腮裂從胚類動物可以找到很好的證據(jù)，我們在母親肚子里面前四個星期會有很清晰的腮裂構(gòu)造，后面就沒有了，原來腮裂中的肌肉、骨骼、神經(jīng)、血管就改造成現(xiàn)在其他相應(yīng)的血管、肌肉、神經(jīng)。

那么，我們要記住古蟲動物門創(chuàng)造了腮裂，引發(fā)了新陳代謝的革命，是非常值得紀(jì)念的事情。再就是昆明魚目代表，它當(dāng)時很弱小，不到一寸長，但它的后代將稱雄世界。

（作者系中國科學(xué)院院士、西北大學(xué)早期生命科學(xué)研究所所長，本文根據(jù)作者在中國國際礦物寶石博覽會化石高峰論壇上的演講錄音整理，有刪節(jié)。）