生命進(jìn)化的十大發(fā)現(xiàn)（五）

5.布爾吉斯頁巖（1909年）

1909年，查爾斯·都利特·沃爾科特在加拿大洛基山的高處發(fā)現(xiàn)了含有寒武紀(jì)化石的地層，為我們認(rèn)識(shí)5億余年前地球上的生命打開了新窗口。

最初，沃爾科特發(fā)現(xiàn)了中寒武紀(jì)三葉蟲以及像蠕蟲那樣的動(dòng)物軟體的壓印化石。于是在第二年夏天，他在這里進(jìn)行了大規(guī)模的發(fā)掘，得到了除有殼的三葉蟲和海綿動(dòng)物以外的100余種保存十分完整的無脊椎動(dòng)物化石，有像海母、海葵那樣的腔腸動(dòng)物，有環(huán)節(jié)動(dòng)物，也有像海參那樣的棘皮動(dòng)物。在這里，他一共采集了65000余塊標(biāo)本，并對(duì)之進(jìn)行了分類，發(fā)現(xiàn)這些化石是現(xiàn)生動(dòng)物的祖先。后來，他把這些動(dòng)物稱為布爾吉斯生物群。

經(jīng)過大規(guī)模的發(fā)掘、采集后，布爾吉斯生物群給當(dāng)時(shí)科學(xué)界造成極大震撼。它使科學(xué)家第一次清楚地認(rèn)識(shí)到，在寒武紀(jì)的海洋中，具有骨骼化的動(dòng)物僅僅占少數(shù)，絕大多數(shù)是不易保存的軟體動(dòng)物門類，糾正了人們對(duì)寒武紀(jì)僅存有三葉蟲等少數(shù)硬體動(dòng)物的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

布爾吉斯頁巖有力地證明，在5.05億年前的寒武紀(jì)中期，無脊椎動(dòng)物驚人的豐富，被科學(xué)界視為生命起源和早期演化的重要依據(jù)。布爾吉斯頁巖為破解寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之謎提供了重要線索。

經(jīng)過100余年的研究，人們對(duì)于布爾吉斯頁巖這個(gè)距今約5.05億年的生物群有了比較深入的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在僅從化頁巖發(fā)現(xiàn)的化石，共識(shí)別出了170個(gè)種，其中有超過100個(gè)是沃爾科特當(dāng)時(shí)描述的。根據(jù)對(duì)布爾吉斯頁巖動(dòng)物形態(tài)特征的分析，共識(shí)別出了三種攝食模式：濾食者、食底泥者和獵食者。再加上以藻類為主的初級(jí)生產(chǎn)者，一個(gè)現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)基本建立。

在布爾吉斯生物群中，節(jié)肢動(dòng)物是優(yōu)勢(shì)種群，另外海綿、蠕蟲、腕足、棘皮甚至脊索動(dòng)物等的軟體都有保存，而且這些生物大多數(shù)是生活在深海的。在布爾吉斯細(xì)紋層的頁巖中，有大量軟體保存為黑色有機(jī)質(zhì)膜，軟體部分如肌肉和礦化程度較低的骨骼都被很好地保存了細(xì)節(jié)。軟體保存的原因通常解釋為海洋或陸地濁流的快速埋藏及對(duì)生物的快速殺死作用。地震、風(fēng)暴或重力可能引起沉積物的搬運(yùn)并造成濁流，濁流攜帶的微細(xì)顆粒的泥質(zhì)快速將生物埋藏，缺氧的環(huán)境導(dǎo)致食腐生物活動(dòng)減弱，對(duì)生物尸體的破壞也較弱。最初曾有人認(rèn)為是黏土在生物軟體表面的附著作用使軟體得以保存，但有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黏土的顆粒太大，幾乎不可能均勻黏附到生物表面并將其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期保存。于是就有人解釋是細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的鐵離子首先黏附到了生物表面，并最終保存其結(jié)構(gòu)。然而，這些軟體得以保存的最終原因，一直沒有定論。

布爾吉斯頁巖并不是獨(dú)一無二的。到目前為止，在全球范圍內(nèi)總共發(fā)現(xiàn)了超過30個(gè)布爾吉斯頁巖型生物產(chǎn)地，分布在格陵蘭、中國、澳大利亞、西伯利亞、西班牙和波蘭，時(shí)代為寒武紀(jì)早中期。自20世紀(jì)80年代以來，在中國西南地區(qū)的寒武紀(jì)地層中相繼發(fā)現(xiàn)了三個(gè)布爾吉斯頁巖型軟體后生動(dòng)物化石群：澄江動(dòng)物群、關(guān)山動(dòng)物群和凱里動(dòng)物群。經(jīng)過近20年的研究，目前僅在澄江動(dòng)物群中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與布爾吉斯生物群相同的屬近20個(gè)。這些化石點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，極大地豐富了人們對(duì)寒武紀(jì)生物演化的認(rèn)識(shí)，說明在此之前很多動(dòng)物類群已經(jīng)經(jīng)過了漫長(zhǎng)的演化歷史，寒武紀(jì)大爆發(fā)也不再像以前認(rèn)為的那樣，動(dòng)物是在寒武紀(jì)初期“一夜之間”神秘出現(xiàn)的。