快讯：科学家发现寒武纪“化石宝库” 探寻“生命大爆发”之秘

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中国科学家发现寒武纪化石宝库，探索了5亿年前生命大爆发的秘密

清江生物群的特色和特征主要是新属物种比例最高，后生动物相对多样化最大，软体生物群最多，化石形态保真度最高，原生有机质埋藏最高，具有不可估量的研究潜力。

叶足动物化石

在清江生物群中发现的水母化石。 新华社发(西北大学供图)

林乔利化石

在遥远的5亿多年前，地球上有过那些生物吗？ 让达尔文困惑的寒武纪生命大爆发到底隐藏着它的神秘吗？ 活在当下的我们应该如何看待那个遥远而遥远的地质时代？

最近，中国科学家在世界著名的美国《科学》杂志上发表的论文“华南早寒武世布尔奇斯页岩型化石库清江生物群”，再次成为研究地球早期生命进化和动物门类起源的话题。

中国西北大学早期生命与环境创新研究小组张兴亮、傅东静等首次发表了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体化石库清江生物群。

《科学》杂志在对媒体的介绍中说:“出土了揭示寒武纪秘密的新宝藏。”

英国《自然》杂志在报道中称，清江生物群打开了另一扇注意壮观寒武纪的窗户，各种新生物群空前。

清江生物群是惊人的科学发现！ 瑞士洛桑大学的古生物学者艾莉森·达利在《科学》同期发行的评论文中这样说。

引起国际科学界赞许之辞评价的这个划时代的发现，到底开辟了什么样的新宝藏？ 中国科学家是如何打开这个宝藏进行探索的呢？

5亿18千万年和12年

寒武纪化石宝库逐渐显现出真容

2007年暑假，西北大学地质学系教授张兴亮带着傅东静等几位研究生在湖北宜昌长阳地区进行野外考察。

这里被群山包围，清江在山中静静流淌。 一天傍晚，他们沿河走着，石头引起了张兴亮的观察。 于是他们拿出地质锤开始敲击，不料在石头里发现了拇指长一半的虫子化石。 这种虾状节肢动物是布隆迪页岩型化石库的代表性林裘利虫。 接着他们又在这个位置发现了寒武纪初期无脊椎动物的类比化石。

虽然是一个大发现，但早期从事生命研究的科学家们非常冷静，似乎发现了具有几亿年前历史的化石并不会让他们欢呼雀跃。 在与蕴藏着5亿多年前生命新闻的林乔利化石相遇之后，他们在这个地区的研究持续了12年。

清江生物群宜昌长阳位于鄂西南山区，发现寒武纪地层分布广泛。 2007年以后，西北大学早期生命与环境创新研究小组的研究人员经过多次野外挖掘和大量研究，揭开了这座寒武纪化石宝库的神秘面纱。

一开始我一年去两三次清江，但听说水位下降，河床暴露，就去开采化石了。 无论刮风下雨，下雪也不例外。 论文的第一人傅东静副教授回忆说。

采集化石的过程非常痛苦。 工人必须用撬杠撬一立方米的石头。 科学家用地质锤沿页岩水平劈着看，发现化石，整理、编号、打包，将发掘出的化石从山上背下来，带回实验室。

实验室中，各标本在显微镜下进行前期修复，利用扫描电镜查明化石的超微结构和元素组成，对化石进行高精度三维扫描

就这样，他们搜索了湖北大山的石海，发现了2万件以上的化石标本。

科学研究上的突破是年中取得的重要进展。 那时，队伍已经采集了数以万计的化石。 经过无数分解、比较、研究，团队终于做出了如下评价:这是揭示寒武纪大爆发时期动物门类多样化及其演化过程的重要化石宝库。

关于清江生物群的命名，傅东静说，这是因为化石埋藏地位于清江和丹水河的交叉点。 更重要的原因之一是清江生物群和云南澄江生物群希望将来成为世界闻名的中国两江生物群

90%比1%

科学家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大悬案。

距今5亿4千万年前的早寒武世，地球生命进化史上出现了规模最大、最具影响力的生物创新事件。 在地球生命快速发展史不到1%的时间内，迅速诞生了90%以上的动物门类。 寒武纪地层中突然出现了门类繁多的无脊椎动物和最古老的脊椎动物天下第一鱼昆明鱼目化石。 但是，在更古老的地层中，长期未发现明显的祖先化石被称为寒武纪生命大爆发，称为寒武纪大爆发。

我该怎么解释在这么短的时间里突然出现这么多动物门类？ 一直困扰着学术界。 于是，寒武纪大爆发与生命起源、智能起源等一起被列为6个自然科学课题。

要解开寒武纪大爆发的奥秘，就需要找到可靠的化石实证。 布斯页岩型化石库是探索寒武纪大爆发的最佳窗口。 傅东静说。

布吉斯页岩型化石库于1909年在加拿大落基山脉寒武纪中期的布吉斯页岩中发现并命名。 百余年来，世界各地发现了50多个这样的化石库，其中加拿大布斯页岩生物群和1984年我国云南澄江生物群最为有名，成为理想的顶级研究目的地。

清江生物群是顶级的布鲁齐斯页岩型化石库。 后续发掘、研究和保护有可能为探索寒武纪大爆发这一重大科学课题提供多方面的科学依据。 傅东静说。

据介绍，对清江生物群采集的大量珍贵化石标本中的4351件进行了初步研究，共分类109属，其中53%为从未记录的新属种。 另外，清江生物群中多为软体动物，被发现的后生动物属的85%没有矿化骨骼，水母、海葵等无骨骼的基础动物占绝大多数。

更令科学家吃惊的是，清江生物群化石形态保真度高，各类群动物栩栩如生，动物的眼睛、神经、内脏等软件组织和器官的形态结构清晰可见。

对生物统计学稀疏度曲线的分析表明，清江生物群的物种多样化有望超过已知的寒武纪软体化石库。

清江生物群的特色和特征主要是新属物种比例最高，后生动物相对多样化最大，软体生物群最多，化石形态保真度最高，原生有机质埋藏最高，具有不可估量的研究潜力。 傅东静说。

国外专家也非常认可中国科学家的研究成果。 (清江生物群)化石丰富、多样性和忠实性世界一流，科学价值巨大。 后续的研究有望填补我们对寒武纪大爆发认识的空白，处理动物门类起源演化的一系列科学问题。 艾莉森·达利说。

已知和未知

三幕式寒武纪大爆发假说和越来越多的奥秘

近年来，西北大学早期生命与环境创新研究小组在中国科学院院士舒德干的指导下，对澄江生物群和寒武纪大爆发进行了长时间的探索，取得了系统的创新成果。

小组基于达尔文提出的地球生命树形演化的猜想，通过几十年的研究和实证，提出了三幕式寒武纪大爆发假说，寒武纪生命大爆发分三个阶段建立了基础动物、原口动物、后口动物三大枝系动物大树的基本轮廓，进而建立了第一个完整的早期动物谱系树的框架。

随着未来研究事业的开展和深入，清江生物群将会发现越来越多的生物进化直接证据，即早期动物谱系的树在哪里分叉，在哪里舒展枝叶。 舒德干院士说。

清江生物群距离澄江生物群化石产地1050公里。 根据生物地层学的研究，清江生物群和澄江生物群是合并在一起的处于不同古地理位置的生物群。 两者都处于距今约5.18亿年、寒武纪生命大爆发期动物门类爆发的鼎盛时期。 两者的科研价值有很强的互补性。 论文通讯的作者张兴亮教授说。

与澄江生物群相比，清江生物群生活在远离海岸的深水环境中，代表着不同生态环境下的新生物群落。 这些可以从其中半数以上的新品种中得到证实。 因此，清江生物群的后续大规模挖掘，将为新的身体构型和新的动物门类的发现与探索提供第一手材料。 张兴亮说。

更值得庆幸的是，我国科学家认为，目前世界上忠实度最高的两块布尔奇斯页岩型化石库布尔吉斯和澄江，埋藏后分别经历了高温变质、风化作用等严重的地质改造，其样品已无法深入开展埋藏学研究。 在清江生物群中发现的软体化石，奇迹般地以原生碳质薄膜的形式留下了原始有机质。

因此，不仅是古生物学研究行业，清江生物群的发现，在进化生物学、系统发生学、埋藏学、古生态学、地球化学等交叉学科的前沿研究方向也有非常特殊的价值。

清江生物群将为开展埋藏学和地球化学研究以及进一步深入的古环境研究提供理想的素材。 被学术界多年困扰的动物软件结构的特殊埋藏机制问题，或者被清江生物群解读。 张兴亮说。

随着交叉学科研究的推进，中国的清江生物群有望带来越来越多的东西。 生发会有越来越多的问题，解读越来越多的奥秘。