這些遠(yuǎn)古生物的謎題被解開(kāi)

詹媛

日前，中國(guó)古生物學(xué)會(huì)發(fā)布了“中國(guó)古生物學(xué)2020年度十大進(jìn)展”評(píng)選結(jié)果。這些成果是對(duì)千萬(wàn)年，甚至數(shù)億年前，遠(yuǎn)古地球所留下謎題的研究，試圖探尋今天地球上的植物、動(dòng)物以及人類的起源和發(fā)展。

本次入選成果由來(lái)自中國(guó)科學(xué)院、西北大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中山大學(xué)等科研院所和高校領(lǐng)銜完成，集中反映了我國(guó)在古生物學(xué)各個(gè)分支方向上所取得的具有國(guó)際影響力的高水平創(chuàng)新研究成果。這些研究成果究竟破解了哪些遠(yuǎn)古地球留下的謎題？記者邀請(qǐng)古生物專家為你一一解析。

基干獸類聽(tīng)覺(jué)和咀嚼器官模塊式演化分離節(jié)點(diǎn)

中國(guó)科學(xué)院古脊椎與古人類研究所王元青研究員、毛方園副研究員領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，基于熱河生物群基干獸類李氏源掠獸的多件標(biāo)本，首次建立了中生代哺乳動(dòng)物中完整聽(tīng)骨的三維形態(tài)，確立了哺乳動(dòng)物演化中聽(tīng)覺(jué)與咀嚼器官分離節(jié)點(diǎn)的表型特征。

破解謎題：

聽(tīng)骨和齒骨分離并高度分化，是哺乳動(dòng)物與爬行類的重要差別，但兩種感覺(jué)器官的分離過(guò)程，一直缺乏令人信服的化石證據(jù)。這項(xiàng)研究則彌合了中耳演化過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵空缺。

白堊紀(jì)琥珀揭示昆蟲(chóng)和介形蟲(chóng)的早期演化

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王博研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)基于緬甸克欽琥珀中的標(biāo)本，分析了阿紐蝎蛉科昆蟲(chóng)長(zhǎng)口器的三維解剖學(xué)形態(tài)特征，并發(fā)現(xiàn)在白堊紀(jì)中期已出現(xiàn)至少5個(gè)科的長(zhǎng)口器傳粉昆蟲(chóng)，表明了白堊紀(jì)傳粉昆蟲(chóng)的多樣性和復(fù)雜性；確認(rèn)了黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制，并厘定了早期螞蟻的演化歷史；重建了克欽琥珀中介形蟲(chóng)的軟軀體結(jié)構(gòu)（包括巨型精子），將動(dòng)物精子化石記錄提前了至少5000萬(wàn)年。

破解謎題：

這項(xiàng)成果為解釋跳蚤起源，傳粉和社會(huì)性昆蟲(chóng)以及介形蟲(chóng)的早期演化提供了新見(jiàn)解。

澄江動(dòng)物群的核心價(jià)值：動(dòng)物界成型和人類基礎(chǔ)器官誕生

綜合早期生命發(fā)現(xiàn)的“大數(shù)據(jù)”，西北大學(xué)舒德干院士、韓健教授深入研究提出：1）澄江動(dòng)物群不僅延續(xù)并擴(kuò)展了之前的基礎(chǔ)動(dòng)物和原口動(dòng)物亞界眾多門(mén)類的繁榮，更誕生了后口動(dòng)物亞界的全部類群，標(biāo)志三分動(dòng)物樹(shù)成型；2）三幕式寒武紀(jì)大爆發(fā)與動(dòng)物三個(gè)亞界的誕生依次同步耦合；3）第一魚(yú)昆明魚(yú)目首創(chuàng)人類遠(yuǎn)祖的頭腦和脊椎，古蟲(chóng)動(dòng)物門(mén)則十分接近始祖?zhèn)兊摹暗谝祸w裂”。

破解謎題：

達(dá)爾文留下重大世紀(jì)謎題：地球三分動(dòng)物樹(shù)何時(shí)成型？如何成型？成型時(shí)期哪些動(dòng)物最接近人類的直系始祖？這項(xiàng)研究初步破解了上述難題。

古基因組揭示中國(guó)南北方人群遷移與混合歷史

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所付巧妹課題組首次對(duì)中國(guó)南北方古人群首次展開(kāi)時(shí)間跨度最大、規(guī)模性、系統(tǒng)性的古基因組研究，揭示中國(guó)人群自 9500年以來(lái)的南北分化格局、主體連續(xù)性與遷徙融合歷史。

破解謎題：

在國(guó)際古遺傳學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)東亞，尤其是中國(guó)早期人群的遺傳演化研究非常匱乏。這項(xiàng)研究首次獲得的中國(guó)南方大陸人群核基因組填補(bǔ)了相關(guān)區(qū)域空白，且明確了現(xiàn)在廣泛分布在臺(tái)灣島和太平洋島嶼的南島語(yǔ)系人群起源于中國(guó)南方大陸。

二疊紀(jì)—三疊紀(jì)大滅絕事件對(duì)生物古地理格局的影響

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）宋海軍、代旭等人針對(duì)關(guān)于生物古地理對(duì)大滅絕事件響應(yīng)開(kāi)展了深入探索。該研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)—三疊紀(jì)大滅絕導(dǎo)致熱帶地區(qū)顯著的生物多樣性高峰消失，出現(xiàn)了一種扁平化的多樣性緯度梯度。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)大滅絕后的菊石出現(xiàn)全球化現(xiàn)象，世界不同地區(qū)的菊石變得極為相似。

破解謎題：

重大地質(zhì)事件對(duì)生物地理格局的影響是生物演化領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題。這項(xiàng)研究的相關(guān)發(fā)現(xiàn)表明，氣候變暖及相關(guān)的環(huán)境事件對(duì)熱帶地區(qū)物種和地方性物種的影響更大。

環(huán)南中國(guó)海地區(qū)海岸帶沉積環(huán)境演變與史前水稻農(nóng)業(yè)擴(kuò)張

中山大學(xué)鄭卓教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)利用孢粉記錄集成的水稻農(nóng)業(yè)歷史發(fā)展，結(jié)合鉆孔古環(huán)境數(shù)據(jù)重建的華南和東南亞地區(qū)沿海平原擴(kuò)張過(guò)程，揭示出距今3000-2000年是沿海平原快速堆積和擴(kuò)張的關(guān)鍵階段，并顯示與花粉記錄指示的水稻農(nóng)業(yè)快速擴(kuò)張同步變化。距今2500年開(kāi)始是華南地區(qū)水稻農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和向東南亞擴(kuò)散的主要過(guò)渡階段。

破解謎題：

該研究證實(shí)了環(huán)南中國(guó)海周邊地區(qū)海岸帶平原沉積演化的關(guān)鍵過(guò)程與亞洲東南部水稻農(nóng)業(yè)的爆發(fā)式擴(kuò)張存在密切關(guān)系，展示了微體古生物和孢粉學(xué)在發(fā)掘歷史時(shí)期人地關(guān)系等問(wèn)題中不可替代的作用。

澄江動(dòng)物群“章氏麒麟蝦”的發(fā)現(xiàn)揭秘節(jié)肢動(dòng)物的起源

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員領(lǐng)導(dǎo)的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”研究團(tuán)隊(duì)在云南約5.18億前的寒武紀(jì)澄江動(dòng)物群中，發(fā)現(xiàn)了解答“節(jié)肢動(dòng)物起源之謎”的關(guān)鍵過(guò)渡型化石——章氏麒麟蝦。章氏麒麟蝦嵌合了真節(jié)肢動(dòng)物和奇蝦類等多種節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的形態(tài)特征。

破解謎題：

蝦等節(jié)肢動(dòng)物是地球上物種多樣性和個(gè)體數(shù)量最高的動(dòng)物門(mén)類。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了節(jié)肢動(dòng)物起源過(guò)程中的核心缺失環(huán)節(jié)，為節(jié)肢動(dòng)物主要演化創(chuàng)新的起源提供了重要參考點(diǎn)。

寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期發(fā)現(xiàn)最早包殼竊食寄宿關(guān)系化石

西北大學(xué)張志飛教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期海洋生物寄生現(xiàn)象起源進(jìn)行了深入研究。此前古生物學(xué)家記述的寒武紀(jì)或更早的化石記錄僅以少數(shù)幾個(gè)化石或者印痕為依據(jù)，提出了竊食寄生是地球上最早出現(xiàn)的寄生現(xiàn)象；發(fā)現(xiàn)成群礦化蟲(chóng)管附著在成層原位生活的腕足動(dòng)物殼體上，代表地球最早的包殼介殼記錄，將包殼生態(tài)追隨到寒武紀(jì)早期，向前推進(jìn)至少3000萬(wàn)年。

破解謎題：

地球生物界中，寄生蟲(chóng)無(wú)處不在，但追溯地球最早的寄生現(xiàn)象卻并不容易。本研究首次以大量化石統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，從宿主個(gè)體病理學(xué)的角度論證了地球上最早的專性寄生關(guān)系。

青藏高原中部中始新世濕潤(rùn)低地的亞熱帶“香格里拉”生態(tài)系統(tǒng)

中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員、周浙昆研究員，中國(guó)科學(xué)院古人類與古脊椎動(dòng)物研究所吳飛翔副研究員聯(lián)合國(guó)內(nèi)外專家，深入研究了青藏高原中部中始新世濕潤(rùn)低地的亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)。

該研究揭示高原中部4700萬(wàn)年前存在亞熱帶森林，證明青藏高原在當(dāng)時(shí)和北半球其他地區(qū)有著密切的植物區(qū)系交流，并且對(duì)北半球現(xiàn)代植物多樣性分布格局有著重要貢獻(xiàn)。

此外，古植物證據(jù)結(jié)合模型模擬表明，中始新世青藏高原中部存在溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候，具有一個(gè)海拔不超過(guò)1500米的東西向中央谷地，直到中新世才逐漸形成現(xiàn)在的高原。

破解謎題：

該項(xiàng)研究成果發(fā)現(xiàn)了青藏高原迄今物種最為豐富的新生代化石植物群，為認(rèn)識(shí)青藏高原主體在形成初期時(shí)的生物多樣性面貌及其對(duì)全球植物區(qū)系交流的貢獻(xiàn)打開(kāi)了一扇窗口，也為探討高原的形成過(guò)程提供了重要的古生物學(xué)依據(jù)。

三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交氣候變化與森林火災(zāi)事件：來(lái)自中國(guó)華南的化石證據(jù)

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王永棟研究員和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）謝樹(shù)成教授領(lǐng)銜的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，在陸相三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交氣候變化與森林火災(zāi)事件研究方面取得創(chuàng)新成果。根據(jù)孢粉化石、分子化石和銀杏植物氣孔參數(shù)等多種方法，首次獲取了川東鄂西地區(qū)晚三疊世到早侏羅世的古植被更替與氣候變化、裂解多環(huán)芳烴（PAHs）與古火災(zāi)事件以及古大氣CO2變化與溫室氣候等重要證據(jù)。

破解謎題：

該系列成果不僅是迄今為止東特提斯地區(qū)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交植被、古氣候、古火災(zāi)事件和古大氣CO2濃度最為翔實(shí)的高分辨率記錄，而且首次在東亞地區(qū)揭示了該時(shí)期陸地植被、氣候變化與火災(zāi)事件之間的聯(lián)系。這標(biāo)志著我國(guó)在三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交重大地質(zhì)事件方面躋身于國(guó)際學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域。

（編輯/侯幫虎）