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    中国科学家发现5.18亿年前寒武纪“生物宝库”
    2019-03-23 10:19:32 来源:楚天都市报

    “早期生命是如何起源的?‘寒武纪大爆发’的奥秘是什么?”西北大学早期生命与环境创新研究团队张兴亮教授、傅东静副教授?#28909;?#21382;时12年在清江沿线科考踏勘,3月22日在国?#39318;?#26435;威的《科学》杂志正式发表论文,首次向全世界公布他们的研究成果:中国宜昌长阳地区发现了距今5.18亿年的寒武纪特异埋藏软躯体化石库——清江生物群,这是古生物学界又一突破性发现。

    图为:化石标本

    昨日,楚天都市报记者采访科?#32426;?#38431;主要成员西北大学地质学?#21040;?#25480;张兴亮?#28909;耍?#36208;进其在长阳丹水河边的工作室,听他讲述寻找生命奥秘的过程。

    图为:张兴亮教授讲解化石结构

    山上到河边发现古生物化石

    “寒武纪生命大爆发?#21271;?#31216;为古生物学和地质学上的一大悬念,在这?#23614;?#21040;地球历史百分之一的时间里,诞生了绝大多数生物门类,曾令达尔文也感到困惑。自1909年以来,科学界相继发现加拿大布尔吉斯生物群、中国云南澄江生物群等页岩型生物群,为研究“寒武纪生命大爆发”之谜提供了科学依据。

    长阳地处鄂西南山区,位于长江和清江中下游,寒武纪地?#20160;?#20998;布广泛。说起12年前发现古生物化石的过程,论文第一作者傅东静副教授深有感慨。那是2007年暑假,湖北的天气异常炎热。25岁的博士傅东静跟随着张兴亮教授带领的野外踏勘队到长阳地区进行科考。“当时的?#21208;?#23618;位是石牌生物群,它比澄江生物群的出现时间稍晚,年龄更轻。我们每天背着干粮和地质锤在完全没有路的山里兜兜转转20多里,连续找了十几天。”傅东静副教授说,那天除了一些壳体化石和海绵之外,并没有什么大的收获。那天已近傍晚,准备收工,团队一行沿着河边走,张兴亮低头一看,说‘这石头多好啊,敲一敲再回吧!’大家像往常一样,取出地质锤叮叮哐哐地敲。很快,张兴亮老师就找到了拇指长的半只虫化石——林乔利虫。林乔利虫是布尔吉斯页岩化石库很有代表性的一种“虾”状节肢动物,紧接着,踏勘队还在这个位置找到了纳罗虫。

    图为:河?#37319;?#23547;找化石

    张兴亮教授回忆,最开始沿着清江对面那座山一路考察,从山脚往上去到山顶。然后下来沿着河边走,走到已经到中午快一点了,到午饭时间特别热,就想休息一下,也吃点干粮。当时大家看到这丹水河水清澈流淌,就到河边准?#24863;?#24687;一会儿。坐的那个地方正好水把那个岩石冲刷得非常干净,岩石的结构构造、沉积构造非常清晰,可以看到一层?#25104;?#19968;层黑色,这种交替出现非常有韵味的(粘土)岩。根据他多年研究寒武纪软躯体化石的经验,当时判断这种(粘土)岩一定可?#21592;?#23384;软躯体化石。

    麦田里找甲虫?#20013;?2年山间水边科考

    其实,在发现这只林乔利虫之前的十几年间,张兴亮寻找这种化石群的脚步,已经走遍了全世界。“?#20197;?#24635;是降临在有心的人身上,不是吗?”傅东静说起这段故事,满满都是为身在这个团队的自豪。“最开始我们还是全年?#19981;?#36367;勘的,每年大约去清江两三次,等老乡告诉我们水位下去、河床露出来的时候,我们就赶紧去,下雪也不例外。直到2014年才逐步确认了这个化石库的巨大潜力,研究重心彻底转移过来。”张兴亮说。

    图为:化石分析研究

    随后的12年里,西北大学早期生命与环境创新研究团队长期坚持野外发掘和室内研究,每年都来到长阳,最终对清江生物群形成了初步研究成果。科考的过程不亚于在一大片麦田里找甲虫,张兴亮、傅东静和团队里一届又一届的硕博士生用12年的时间在5亿年前的“大海”里,?#39029;?#20102;20000多只“虫子?#34180;!?#24037;人?#20204;?#26464;撬出来1立方米大小的石头,我们就用地质锤顺着页岩的层面劈,一边劈一边看,找到虫子就整理、编号、打包,背出山、带回实验室。然后把每一块清理、讨论、鉴定、分类、记录。”瘦小纤弱的傅东静,很难让人联想到她坐在雪地上劈石头、啃干饼的场?#21834;?/p>

    图为:傅东静副教授在分析化石

    在位于长阳丹水河附近的团队工作室里,记者通过显微镜放大后的照片,看到了距今5.18亿年前的海洋世界——有的像水母,像海?#28023;?#20687;蠕虫,或者像西瓜,像花朵……千奇百怪,美不胜收。有的甚?#20142;?#35302;角和腹部的纹理都清晰可见,栩栩如生。张兴亮教授兴奋地说:“目前后生动物属中,85%不具有矿化骨骼,且绝大多数为水母、海葵等没有骨骼的动物,能发掘出如此多形态完整的软躯体化石,实属罕见。”由于化石主要以原生碳?#26102;?#33180;形式保存,未经明显的成岩作用?#22836;?#21270;作用改造,后生动物相对多样性最大。

    图为:科?#32426;?#38431;清江边敲石头

    只是揭开冰山一角发现了许多崭新物种

    寒武纪大爆发与生命起源、智能起源等共同被列为“六大自然科学难题?#34180;?#32780;要破解寒武纪大爆发的奥秘,除了基于理论的科学猜想,更需要发现恰当的科学观察窗口——化石库,以找到可靠的化石实证。

    此次发现的清江生物群,在4351件化石标本中,已分类鉴定出109个属,其中53%为此前?#28216;?#26377;过记录的全新属种。生物统计学“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包含布尔吉斯和澄江在内的全球已知所有寒武纪软躯体化石库。傅东静介绍,“清江生物群的特色和优势,体现在新属种比例最高、后生动物相对多样性最大、软躯体生物类群最多、化石形态保真度最优、原生有机质的埋藏保存最好等五个方面,具有难以估量的研究潜力。”

    “清江生物群,与澄江生物群同处于寒武纪动物门类爆发式起源演化的极盛时期,与澄江生物群相比,清江生物群生活于远离海岸的较深水环境,代表了同一时期不同古地理环境下全新的生物群落。两者的科学研究价值具有很强的互补性。”张兴亮介绍,对于清江生物群众多化石类群的深入研究,必将为早期动物的起源与演化提供重要信息,将进一?#25945;?#39640;我们对寒武纪大爆发的科学认?#21486;?#24182;将引起古生物学,沉积学,埋藏学,进化生物学,系统发生学和生态学等诸多研究领域的广泛关注。

    “我们只是掀开了冰山神秘的一角,后续可能还需要几十年,甚至几代人的研究。”张兴亮说,他们将通过对清江生物群的研究,进而探索5.18亿年前更多的未知奥秘。“通过我们已开展的研究发现,清江生物群中双胚层辐射对称的动物占主导,刺胞动物身体构?#22836;?#24322;度高,蜕皮动物类群中极其罕见的动吻动物繁盛。此外,我们还发现了许多形态奇异的崭新物种。随着研究的展开,清江生物群将为‘早期动物谱系树’到底在哪里分叉,在哪里开枝散?#21486;?#25214;到更多生物进化的直?#21448;?#25454;。”傅东静说。

    22日凌晨,论文在国?#39318;?#26435;威的《科学》杂志发表后,专栏同期刊发国际著名古生物学家Allison C. Daley题为《寒武纪化石宝藏》评论文章认为,清江生物群是令人震惊的科学发现,化石丰度、多样性和保真度世界一流,科学价值巨大,后续研究将有可能填补我们的?#29616;?#31354;白并解决动物门类起源演化方面一系列科学问题。


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