清江生物群打開寒武紀“新寶藏”

清江生物群模擬圖 圖片均由西北大學提供

新物種一

新物種二

林喬利虫

近日，在令人關注的進化古生物學界，又一項被稱為“令人震驚的科學發現”首次公之於世：距今5.18億年，地處中國宜昌長陽地區清江與丹江河交匯處，“寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫”被發現，並被命名為“清江生物群”。

發現這一“寒武紀化石寶庫”的，是西北大學早期生命與環境創新研究團隊。3月22日，團隊成員張興亮、傅東靜等人的最新研究成果——《華南早寒武世布爾吉斯頁岩型化石庫——清江生物群》發表於《科學》雜志。

同期雜志上，《科學》還配發了專家評論。國際著名古生物學家Allison C. Daley評價：清江生物群的“化石豐富度、多樣性和保真度世界一流，科學價值巨大。后續研究將有望填補我們對於寒武紀大爆發的認知空白，並解決動物門類起源演化方面的一系列科學問題”。

達爾文時代以來，困擾古生物學界的“懸案”

被稱為古生物學“懸案”的寒武紀生命大爆發，自達爾文時代以來就一直困擾著學術界。至今，它仍與生命起源、智能起源等共同被列為“六大自然科學難題”。

在學術界，大約5.42億年前到5.3億年前被認為是寒武紀的開始時間。據了解，這2000多萬年時間內，寒武紀地層突然出現了門類眾多的無脊椎動物化石，而在早期更為古老的地層中，長期以來卻一直沒有找到明顯的祖先化石。這一現象被稱作“寒武紀生命大爆發”，簡稱“寒武紀大爆發”。

要破解寒武紀大爆發的奧秘，除了基於理論的科學猜想，更需要發現恰當的科學觀察窗口——化石庫，以找到可靠的化石實証。對古生物學者而言，最完美的、可解密寒武紀大爆發與動物門類起源的研究對象，莫過於布爾吉斯頁岩型化石庫。

原因何在？相較於常見的、類似保存著脊椎動物骨骼的硬體化石庫，布爾吉斯頁岩型化石庫不僅可以保存動物骨骼以外的組織、器官等軟體形態，更可以保存諸如水母、海葵等軟軀體生物。

因此，這一類型的化石庫能夠最大程度還原寒武紀生物群原本的、完整的組合面貌，為探尋寒武紀大爆發的演化模式和強度，以及構建動物生命樹的基本結構提供絕佳的化石記錄。

1909年，布爾吉斯頁岩型化石庫在加拿大落基山脈寒武紀中期的布爾吉斯頁岩中被最早發現，並因此命名。在古生物學和進化生物學研究中，該化石庫長期“獨領風騷”。

100余年來，此類化石庫在全球各地已發現50余個。但是，按照化石保存質量的優劣，及化石物種多樣性的高低等標准來看，僅有加拿大布爾吉斯頁岩生物群和1984年發現於我國雲南省的澄江生物群成為“理想的頂級研究目的地”。

頂級“化石寶庫”，已鑒定的半數以上為全新屬種

雲南澄江生物群發現至今35年，在數十萬件化石標本中已發現超過280個物種。相關研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科學期刊，成為我國唯一化石地世界自然遺產。

與之相比，此次發現的“清江生物群”更加引人矚目：在4351件化石標本中，已分類鑒定出109個屬種，其中53%為此前從未有過記錄的全新屬種。

生物統計學“稀疏度曲線”分析顯示：清江生物群的物種多樣性，將有望超過包含布爾吉斯和澄江在內的全球已知所有寒武紀軟軀體化石庫。

西北大學副教授、成果論文第一作者傅東靜介紹，清江生物群的特色和優勢體現在“新屬種比例最高、后生動物相對多樣性最大、軟軀體生物類群最多、化石形態保真度最優、原生有機質的埋藏保存最好”等5個方面，“具有難以估量的研究潛力，它將成為開展寒武紀生命大爆發研究最理想的頂級‘化石寶庫’。”

擁有無限可能的“化石寶庫”

如今，地球上的動物界共有38個門。在寒武紀大爆發時期的化石中，人類已經發現了20個現生的動物門類和6個已滅絕的動物門類，但仍有18個現生動物門類尚未在寒武紀找到化石代表。

過去的35年間，古生物學家曾在澄江生物群的研究中找到許多動物門類的最早化石記錄。“清江生物群距離澄江生物群化石產地1050公裡。”西北大學教授、論文通訊作者張興亮介紹：生物地層學研究顯示，清江生物群和澄江生物群是同時代的、位於不同古地理位置的生物群。