破解生物進化謎團! 還原「清江生物群」發掘過程

2020-11-30 閩南網

  3月22日凌晨(北京時間),國際權威學術期刊《科學》(Science)發表了西北大學早期生命與環境創新研究團隊張興亮、傅東靜等人的最新研究成果《華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群》。至此,地處中國宜昌長陽地區,距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫——「清江生物群」,首次向世界摘下它神秘的面紗,成為進化古生物學界又一突破性發現。

  從發現化石到刊載成果,時間已經轉過了近12年。2007年盛夏的一個傍晚,空氣炎熱而悶溼,在湖北宜昌長陽地區帶隊踏勘的西北大學地質學系教授張興亮用地質錘,從河床上的石頭裡敲出了半根拇指長的林喬利蟲化石——這是在一種布爾吉斯頁巖化石庫中的表徵性節肢動物。那時,野外踏勘隊成員、25歲的博士新生傅東靜見證了那一幕。

  日前,記者採訪了論文第一作者、西北大學地質學系副教授傅東靜,試圖還原「清江生物群」發掘的前前後後。

  探尋達爾文之惑

  在探尋生物演化的過程中,「寒武紀大爆發」被稱為進化生物學的一大懸案:大約5.4億年以前,在不到地球演化史1%的時間裡,迅速產生了90%以上的動物門類,這成為達爾文在1859年創立以漸變論為基調的生物進化論時面臨的第一難題。

  「要破解寒武紀大爆發的奧秘,除了基於理論的科學猜想,還要發現恰當的科學觀察窗口——化石庫。」在西北大學早期生命與環境重點實驗室裡,記者見到了這位80後女生物學家傅東靜。

  百餘年間,科學家在全球各地發現了50餘個化石庫,但「理想的頂級研究目的地」寥寥:20世紀初至70年代,加拿大寒武紀中期布爾吉斯頁巖化石庫中軟軀體化石生物群的發現和研究,在古生物學和進化生物學中長期獨領風騷;80年代以來,我國雲南寒武紀早期澄江生物群研究成果超越前者,其動物界的三個亞界的早期框架構成更為完整、化石保存更為精美,成為我國唯一化石地世界自然遺產。

  在學界,化石保存質量和化石物種多樣性一直是衡量化石庫等級的硬門檻。傅東靜介紹,此次發現的「清江生物群」,在4351件化石標本中,已分類鑑定出109個屬,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。

  「更重要的是,『清江生物群』發現的軟軀體化石奇蹟般地以原生碳質薄膜形式保存了原始的有機質,這將為開展埋藏學和地球化學研究,進而開展深入的古環境研究提供理想素材。」傅東靜補充道。

  國際著名古生物學家、瑞士洛桑大學教授Allison C.Daley,在《科學》雜誌發表評論文章,稱「清江生物群」是令人震驚的科學發現:「其化石豐富度、多樣性和保真度世界一流,科學價值巨大。後續研究將有望填補人類對於寒武紀大爆發的認知空白並解決動物門類起源演化等方面的一系列科學問題。」

  「這裡將成為開展寒武紀生命大爆發研究最理想的頂級化石庫。」傅東靜說。

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    北京時間3月22日凌晨,《科學》(Science)雜誌發表了西北大學早期生命與環境創新研究團隊張興亮、傅東靜等人的最新研究成果《華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群》,首次在國際上公布了該團隊在中國宜昌長陽地區清江與丹江河的交匯處,發現了距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫,並命名為「清江生物群」。這是進化古生物學界又一突破性發現。
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    與澄江生物群相比,清江生物群生活於遠離海岸的較深水環境,代表了不同生態環境下的全新生物群落,這一點從其超過半數以上的新屬種可以證實。因此,清江生物群後續的大規模發掘,將為發現和探索新的軀體構型和新的動物門類提供第一手材料。」
  • 湖北宜昌現清江生物群形成於5.18億年前的早寒武紀時期
    提起證明寒武紀生命大爆發存在的化石群,人們會想到雲南澄江生物群和加拿大布爾吉斯頁巖化石庫,但今後也許會多出一個:來自中國湖北的清江生物群。在宜昌長陽地區發現的清江生物群形成於5.18億年前的早寒武紀時期。5.4億年前後,地球在較短時間內湧現出一系列與現代動物形態基本相同的動物門類,被稱為寒武紀生命大爆發。清江生物群與上世紀八十年代發現的雲南澄江生物群同處於動物門類爆發式起源演化的極盛時期。
  • 5億年前的寒武紀時期,地球生物為什麼會爆炸式增長?
    早期考古學家發現了雲南澄江生物化石群、加拿大布爾吉斯生物化石群和凱裡生物化石群,這三個生物化石群被認為是世界上三大最有代表性的寒武紀頁巖型生物群。至於「寒武紀生命大爆發」的原因,科學家仍在探索中。在生物學界和地質學界至今還存在著一個未解之謎。
  • 寒武紀為什麼會突然的發生生物物種大爆發?
    地球生物群的第一次重大轉折,發生距今大約5.4億年前的寒武紀,當地球進入寒武紀時,生命物種忽然間就繁盛了起來。從5億3000萬年前開始,大約在2000多萬年時間內,門類眾多的節肢、腕足、蠕形、海綿、脊索動物等無脊椎動物化石突然出現,但在早期更為古老的地層中,卻至今沒有找到其祖先化石。
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