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2019 年 04 月 15 日 星期 放大 缩小 默认 

探寻5亿年前“生命大爆发”之奥秘
—— 中国科学家发现寒武纪“化石宝库”清江生物群纪实
新华社记者 许祖华

    2014年,西北大学地质学系的师生在湖北省宜昌市丹水河进行“清江生物群”化石挖掘。本组图片均由新华社发(西北大学供图)

    “清江生物群”中发现的林乔利虫化石。

    “清江生物群”中发现的水母化石。

  遥远的5亿多年前,地球上存在过哪些生物?曾令达尔文感到困惑的“寒武纪生命大爆发”到底蕴藏着哪些奥秘?

  近日,中国科学家在全球知名的美国《科学》杂志上发表的论文《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》,再次引发了圈内圈外对研究地球早期生命演化和动物门类起源话题的广泛关注。

  中国西北大学早期生命与环境创新研究团队张兴亮、傅东静等首次公布了他们在湖北宜昌长阳地区发现的距今5.18亿年的寒武纪特异埋藏软躯体化石库——“清江生物群”。

  《科学》杂志在给媒体的简介中说“揭示寒武纪之秘的新宝藏出土了。”

  英国《自然》杂志在报道中称:“清江生物群打开了观察壮观寒武纪的又一个窗口,各种新的生物类群前所未见。”

  这个引发国际科学界不吝赞美之辞评价的突破性发现,到底打开了怎样的“新宝藏”?中国科学家又是如何打开并探究这个宝藏的?

  5.18亿年与12年:

  寒武纪“化石宝库”渐露真容

  发现清江生物群的宜昌长阳地处鄂西南山区,寒武纪地层分布广泛。2007年后,西北大学早期生命与环境创新研究团队的研究人员经过记不清多少次野外发掘和大量的研究工作,逐渐揭开了这个寒武纪“化石宝库”的神秘面纱。

  采集化石的过程异常艰辛。工人要用撬杠撬出来1立方米大小的石块,科研人员用地质锤顺着页岩的层面劈,一边劈一边看,直到找到化石,然后是整理、编号、打包……再把挖掘的化石背出山,带回实验室。在实验室里,每一块标本都要在显微镜下进行前期修复,使用扫描电镜揭示化石的超微结构以及元素组成,再对化石进行高精度三维立体扫描……

  就这样,他们在湖北大山的“石海”中搜寻,找出了两万多枚化石标本。

  2014年,经过无数次分析、比较、研究,团队终于做出了这样的判断:这是一个能够揭示寒武纪大爆发时期动物门类多样性及其演化进程的重要化石宝库。

  谈到对“清江生物群”的命名,傅东静说,一方面是因为化石埋藏地是在清江与丹水河的交汇处。“更重要的一个原因,是希望清江生物群与云南澄江生物群日后能够成为享誉世界的‘中国两江生物群’。”

  90%对1%:

  科学家对“寒武纪生命大爆发”的探索

  “寒武纪生命大爆发”被称为古生物学和地质学上的一大“悬案”。

  在距今5.4亿年的早寒武世,地球生命演化史上出现了一次规模最大、影响最深远的生物创新事件。在不到地球生命发展史1%的时间里迅速创生出了90%以上的动物门类。寒武纪大爆发与生命起源、智能起源等一起被列为“六大自然科学难题”。

  据介绍,对清江生物群已经采集到的大量珍贵化石标本中的4351件进行初步研究后,已分类鉴定出109个属,其中53%为此前从未有过记录的全新属种。而且,清江生物群中软躯体生物居多,已发现的后生动物属中,85%不具有矿化骨骼,绝大多数为水母、海葵等没有骨骼的“基础动物”。更令科学家惊喜的是,清江生物群的化石形态保真度很高,各类群动物保存栩栩如生,动物的眼睛、神经、内脏等软体组织和器官的形态结构清晰可见。

  生物统计学的“稀疏度曲线”分析显示,清江生物群的物种多样性将有望超过已知所有寒武纪软躯体化石库。

  已知和未知:

  “三幕式寒武纪大爆发假说”和更多的奥秘

  近年来,西北大学早期生命与环境创新研究团队在中国科学院院士舒德干的带领下,对澄江生物群及寒武纪大爆发进行了长期探索,取得了系统的创新成果。

  团队在达尔文提出的地球生命呈“树形演化”猜想基础上,通过数十年的研究与实证,提出了“三幕式寒武纪大爆发假说”,勾勒出了寒武纪生命大爆发分三阶段依次创生了基础动物、原口动物、后口动物三大枝系的“动物大树”的基本轮廓,进而首次构建了完整的早期动物谱系树框架图。

  更令中国科学家感到“幸运”的是:目前全球两个保真度最高的布尔吉斯页岩型化石库——布尔吉斯和澄江,在埋藏之后分别经历了高温变质、风化作用等严重的地质改造,其样本已无法用于深入开展埋藏学研究。而在清江生物群发现的软躯体化石,奇迹般地以原生碳质薄膜形式保存了原始的有机质。

  可以期待,随着交叉学科研究的推进,中国的清江生物群会带给我们更多:生发更多的问题,破解更多的奥秘……

  (据新华社西安4月14日电)

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