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2019-09-19 14:05 来源:新中网

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2019-09-1909:28  来源:中国青年报
 

清江生物群模拟图 图片均由西北大学提供

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近日,在令人关注的进化古生物学界,又一项被称为“令人震惊的科学发现”首次公之于世:距今5.18亿年,地处中国宜昌长阳地区清江与丹江河交汇处,“寒武纪特异埋藏软躯体化石库”被发现,并被命名为“清江生物群”。

发现这一“寒武纪化石宝库”的,是西北大学早期生命与环境创新研究团队。3月22日,团队成员张兴亮、傅东静等人的最新研究成果——《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》发表于《科学》杂志。

同期杂志上,《科学》还配发了专家评论。国际著名古生物学家Allison C. Daley评价:清江生物群的“化石丰富度、多样性和保真度世界一流,科学价值巨大。后续研究将有望填补我们对于寒武纪大爆发的认知空白,并解决动物门类起源演化方面的一系列科学问题”。

达尔文时代以来,困扰古生物学界的“悬案”

被称为古生物学“悬案”的寒武纪生命大爆发,自达尔文时代以来就一直困扰着学术界。至今,它仍与生命起源、智能起源等共同被列为“六大自然科学难题”。

在学术界,大约5.42亿年前到5.3亿年前被认为是寒武纪的开始时间。据了解,这2000多万年时间内,寒武纪地层突然出现了门类众多的无脊椎动物化石,而在早期更为古老的地层中,长期以来却一直没有找到明显的祖先化石。这一现象被称作“寒武纪生命大爆发”,简称“寒武纪大爆发”。

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。对古生物学者而言,最完美的、可解密寒武纪大爆发与动物门类起源的研究对象,莫过于布尔吉斯页岩型化石库。

原因何在?相较于常见的、类似保存着脊椎动物骨骼的硬体化石库,布尔吉斯页岩型化石库不仅可以保存动物骨骼以外的组织、器官等软体形态,更可以保存诸如水母、海葵等软躯体生物。

因此,这一类型的化石库能够最大程度还原寒武纪生物群原本的、完整的组合面貌,为探寻寒武纪大爆发的演化模式和强度,以及构建动物生命树的基本结构提供绝佳的化石记录。

1909年,布尔吉斯页岩型化石库在加拿大落基山脉寒武纪中期的布尔吉斯页岩中被最早发现,并因此命名。在古生物学和进化生物学研究中,该化石库长期“独领风骚”。

100余年来,此类化石库在全球各地已发现50余个。但是,按照化石保存质量的优劣,及化石物种多样性的高低等标准来看,仅有加拿大布尔吉斯页岩生物群和1984年发现于我国云南省的澄江生物群成为“理想的顶级研究目的地”。

顶级“化石宝库”,已鉴定的半数以上为全新属种

云南澄江生物群发现至今35年,在数十万件化石标本中已发现超过280个物种。相关研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科学期刊,成为我国唯一化石地世界自然遗产。

与之相比,此次发现的“清江生物群”更加引人瞩目:在4351件化石标本中,已分类鉴定出109个属种,其中53%为此前从未有过记录的全新属种。

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。

西北大学副教授、成果论文第一作者傅东静介绍,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5个方面,“具有难以估量的研究潜力,它将成为开展寒武纪生命大爆发研究最理想的顶级‘化石宝库’。”

拥有无限可能的“化石宝库”

如今,地球上的动物界共有38个门。在寒武纪大爆发时期的化石中,人类已经发现了20个现生的动物门类和6个已灭绝的动物门类,但仍有18个现生动物门类尚未在寒武纪找到化石代表。

过去的35年间,古生物学家曾在澄江生物群的研究中找到许多动物门类的最早化石记录。“清江生物群距离澄江生物群化石产地1050公里。”西北大学教授、论文通讯作者张兴亮介绍:生物地层学研究显示,清江生物群和澄江生物群是同时代的、位于不同古地理位置的生物群。

“二者都距今约5.18亿年,处在寒武纪生命大爆发时期动物门类爆发式出现的极盛时期,两者的科学研究价值具有很强的互补性。”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,代表了不同生态环境下的全新生物群落。因此,清江生物群后续的大规模发掘,将为发现、探索新的躯体构型,以及新的动物门类提供第一手材料。

不仅如此,全新的生物组合面貌的揭示,尤其是具有创新身体结构的重要生物类群的发现,将为研究早期生命演化的关键环节和过程提供新的证据。

早在此前,以中科院院士舒德干领军的西北大学早期生命与环境创新研究团队,在达尔文提出的地球生命呈“树形演化”猜想基础上,经过数十年研究实证,勾勒出了寒武纪大爆发时基础动物、原口动物、后口动物三大枝系演化“大树”的基本轮廓,在全球首次构建了完整的早期动物谱系树框架图。

目前,团队将在已有研究基础上,对清江生物群开展包括古生物学、地层学、古生态学、沉积学、化石埋藏学、地球化学在内的多学科综合研究,逐步解决动物门类起源与寒武纪大爆发的深层次科学问题。(孙海华)

(责编:张瑜(实习生)、熊旭)

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