清江生物群打開(kāi)寒武紀(jì)新寶藏

近日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了西北大學(xué)早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)張興亮、傅東靜等人的最新研究成果《華南早寒武世布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)——清江生物群》，在國(guó)際上首次公布了該團(tuán)隊(duì)在中國(guó)宜昌長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了距今5.18億年的寒武紀(jì)特異埋藏軟軀體化石庫(kù)，并命名為“清江生物群”。這是進(jìn)化古生物學(xué)界又一突破性發(fā)現(xiàn)。

困擾古生物學(xué)界的“懸案”

大約6億年前，在地質(zhì)學(xué)上被稱作寒武紀(jì)的開(kāi)始，絕大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物在幾百萬(wàn)年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了。這種幾乎是“同時(shí)”“突然”出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層中門(mén)類眾多的無(wú)脊椎動(dòng)物化石，在寒武紀(jì)之前更為古老的地層中，長(zhǎng)期以來(lái)卻一直沒(méi)有找到明顯的祖先化石。這一現(xiàn)象被稱作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，簡(jiǎn)稱“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。

自達(dá)爾文時(shí)代以來(lái)，寒武紀(jì)大爆發(fā)就一直困擾著學(xué)術(shù)界。要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)的奧秘，除了基于理論的科學(xué)猜想，更需要發(fā)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)觀察窗口——化石庫(kù)，以找到可靠的化石實(shí)證。對(duì)古生物學(xué)者而言，最完美的、可解密寒武紀(jì)大爆發(fā)與動(dòng)物門(mén)類起源的研究對(duì)象，莫過(guò)于布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)。這是因?yàn)橄噍^于常見(jiàn)的、類似保存著脊椎動(dòng)物骨骼的硬體化石庫(kù)，布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)不僅可以保存動(dòng)物骨骼以外的組織、器官等軟體形態(tài)，更可以保存諸如水母、?？溶涇|體生物。因此，這一類型的化石庫(kù)能夠最大程度還原寒武紀(jì)生物群原本的、完整的組合面貌，為探尋寒武紀(jì)大爆發(fā)的演化模式和強(qiáng)度，以及構(gòu)建動(dòng)物生命樹(shù)的基本結(jié)構(gòu)提供絕佳的化石記錄。

百余年間，科學(xué)家在全球發(fā)現(xiàn)了50余個(gè)化石庫(kù)，但“理想的頂級(jí)研究目的地”寥寥：20世紀(jì)初至20世紀(jì)70年代，加拿大寒武紀(jì)中期布爾吉斯頁(yè)巖化石庫(kù)中軟軀體化石生物群的發(fā)現(xiàn)和研究，在古生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)中長(zhǎng)期獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷；20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)云南寒武紀(jì)早期澄江生物群研究成果超越前者，其動(dòng)物界的三個(gè)亞界的早期框架構(gòu)成更為完整，化石保存更為精美，成為我國(guó)唯一化石地世界自然遺產(chǎn)。

又一個(gè)頂級(jí)“化石寶庫(kù)”

本次發(fā)現(xiàn)的清江生物群之所以特別引人矚目，在于其有自己突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。首先，新屬種的比例最高，占53%，遠(yuǎn)超近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的所有其他布爾吉斯頁(yè)巖生物群。其次，后生動(dòng)物相對(duì)多樣性最大，目前已研究的4351件化石標(biāo)本中，已分類鑒定出109個(gè)屬，稀疏度分析曲線顯示，清江生物群的物種多樣性將有潛力超越當(dāng)前所有其他寒武紀(jì)軟軀體化石庫(kù)。第三，軟軀體生物類群最多，已發(fā)現(xiàn)的109個(gè)后生動(dòng)物屬中，85%不具有礦化骨骼，且絕大多數(shù)為水母、海葵等沒(méi)有骨骼的動(dòng)物。第四，化石形態(tài)保真度最優(yōu)，各類群動(dòng)物保存栩栩如生，軟體組織和器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)。第五，原生有機(jī)質(zhì)的埋藏保存最好，清江生物群化石主要以原生碳質(zhì)薄膜形式保存，未經(jīng)明顯的成巖作用和風(fēng)化作用改造，是開(kāi)展埋藏學(xué)和地球化學(xué)研究進(jìn)而開(kāi)展深入古環(huán)境研究的理想素材。西北大學(xué)副教授、成果論文第一作者傅東靜說(shuō)：“清江生物群化石將成為開(kāi)展寒武紀(jì)大爆發(fā)研究最理想的頂級(jí)‘化石寶庫(kù)’。”（本刊綜合）※

2018年，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系的師生在湖北省宜昌市丹水河進(jìn)行“清江生物群”化石挖掘（圖/新華社）