清江生物群打開寒武紀新寶藏

近日，《科學》雜志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》，在國際上首次公布了該團隊在中國宜昌長陽地區發現了距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫，并命名為“清江生物群”。這是進化古生物學界又一突破性發現。

困擾古生物學界的“懸案”

大約6億年前，在地質學上被稱作寒武紀的開始，絕大多數無脊椎動物在幾百萬年的時間內出現了。這種幾乎是“同時”“突然”出現在寒武紀地層中門類眾多的無脊椎動物化石，在寒武紀之前更為古老的地層中，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”。

自達爾文時代以來，寒武紀大爆發就一直困擾著學術界。要破解寒武紀大爆發的奧秘，除了基于理論的科學猜想，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證。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，莫過于布爾吉斯頁巖型化石庫。這是因為相較于常見的、類似保存著脊椎動物骨骼的硬體化石庫，布爾吉斯頁巖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。

百余年間，科學家在全球發現了50余個化石庫，但“理想的頂級研究目的地”寥寥：20世紀初至20世紀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；20世紀80年代以來，我國云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。

又一個頂級“化石寶庫”

本次發現的清江生物群之所以特別引人矚目，在于其有自己突出的特點和優勢。首先，新屬種的比例最高，占53%，遠超近年來發現的所有其他布爾吉斯頁巖生物群。其次，后生動物相對多樣性最大，目前已研究的4351件化石標本中，已分類鑒定出109個屬，稀疏度分析曲線顯示，清江生物群的物種多樣性將有潛力超越當前所有其他寒武紀軟軀體化石庫。第三，軟軀體生物類群最多，已發現的109個后生動物屬中，85%不具有礦化骨骼，且絕大多數為水母、海葵等沒有骨骼的動物。第四，化石形態保真度最優，各類群動物保存栩栩如生，軟體組織和器官的形態結構清晰可見。第五，原生有機質的埋藏保存最好，清江生物群化石主要以原生碳質薄膜形式保存，未經明顯的成巖作用和風化作用改造，是開展埋藏學和地球化學研究進而開展深入古環境研究的理想素材。西北大學副教授、成果論文第一作者傅東靜說：“清江生物群化石將成為開展寒武紀大爆發研究最理想的頂級‘化石寶庫’。”（本刊綜合）※

2018年，西北大學地質學系的師生在湖北省宜昌市丹水河進行“清江生物群”化石挖掘（圖/新華社）