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探尋5億年前“生命大爆發(fā)”的奧秘

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探尋5億年前“生命大爆發(fā)”的奧秘



近日， 中國科學(xué)家在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表的論文《華南早寒武世布爾吉斯頁巖型化石庫——清江生物群》， 再次引發(fā)了圈內(nèi)圈外對研究地球早期生命演化和動物門類起源話題的廣泛關(guān)注 。
中國西北大學(xué)早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團隊張興亮、傅東靜等人首次公布了他們在湖北宜昌長陽地區(qū)發(fā)現(xiàn)的距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫——“清江生物群” 。
《科學(xué)》雜志在給媒體的簡介中說“揭示寒武紀之秘的新寶藏出土了 。 ”英國《自然》雜志在報道中稱：“清江生物群打開了觀察壯觀寒武紀的又一個窗口， 各種新的生物類群前所未見 。 ”
這個引發(fā)國際科學(xué)界不吝贊美之辭評價的突破性發(fā)現(xiàn)， 到底打開了怎樣的“新寶藏”？
古生物學(xué)“懸案”寒武紀大爆發(fā)
“寒武紀生命大爆發(fā)”被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大“懸案” 。
在距今5.4億年的早寒武世， 地球生命演化史上出現(xiàn)了一次規(guī)模最大、影響最深遠的生物創(chuàng)新事件 。 在不到地球生命發(fā)展史1%的時間里迅速創(chuàng)生出了90%以上的動物門類 。 寒武紀地層突然出現(xiàn)了門類眾多的無脊椎動物和最古老的脊椎動物——“天下第一魚”昆明魚目化石 。 但是， 在更為古老的地層中， 長期以來沒有找到其明顯的祖先化石， 這一現(xiàn)象被稱作“寒武紀生命大爆發(fā)”， 簡稱寒武紀大爆發(fā) 。
該如何解釋在如此短的時間內(nèi)突然涌現(xiàn)出如此之多的動物門類， 一直困擾著學(xué)術(shù)界 。 于是， 寒武紀大爆發(fā)與生命起源、智能起源等一起被列為“六大自然科學(xué)難題” 。
揭示寒武紀之秘的新寶藏
“要破解寒武紀大爆發(fā)的奧秘， 需要找到可靠的化石實證 。 而布爾吉斯頁巖型化石庫則是探索寒武紀大爆發(fā)的最佳窗口 。 ” 論文第一作者傅東靜副教授說 。
布爾吉斯頁巖型化石庫， 最早在1909年發(fā)現(xiàn)于加拿大落基山脈寒武紀中期的布爾吉斯頁巖中， 并因此命名 。 百余年來， 這類化石庫在全球各地已發(fā)現(xiàn)50余個， 其中加拿大布爾吉斯頁巖生物群和1984年發(fā)現(xiàn)的我國云南澄江生物群最為著名， 成為“理想的頂級研究目的地” 。
“清江生物群正是頂級的布爾吉斯頁巖型化石庫 。 后續(xù)挖掘、研究與保護將有可能為探索寒武紀大爆發(fā)這一重大科學(xué)難題提供多方面科學(xué)依據(jù) 。 ”傅東靜說 。
據(jù)介紹， 對清江生物群已經(jīng)采集到的大量珍貴化石標本中的4351件進行初步研究后， 已分類鑒定出109個屬， 其中53%為此前從未有過記錄的全新屬種 。 而且， 清江生物群中軟軀體生物居多， 已發(fā)現(xiàn)的后生動物屬中， 85％不具有礦化骨骼， 絕大多數(shù)為水母、?？葲]有骨骼的“基礎(chǔ)動物” 。
更令科學(xué)家驚喜的是， 清江生物群的化石形態(tài)保真度很高， 各類群動物保存栩栩如生， 動物的眼睛、神經(jīng)、內(nèi)臟等軟體組織和器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)清晰可見 。
生物統(tǒng)計學(xué)的“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已知所有寒武紀軟軀體化石庫 。
提出三幕式寒武紀大爆發(fā)假說
近年來， 西北大學(xué)早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團隊在中國科學(xué)院院士舒德干的帶領(lǐng)下， 對澄江生物群及寒武紀大爆發(fā)進行了長期探索， 取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新成果 。
團隊在達爾文提出的地球生命呈“樹形演化”猜想基礎(chǔ)上， 通過數(shù)十年的研究與實證， 提出了“三幕式寒武紀大爆發(fā)假說”， 勾勒出了寒武紀生命大爆發(fā)分3階段依次創(chuàng)生了基礎(chǔ)動物、原口動物、后口動物三大枝系的“動物大樹”的基本輪廓， 進而首次構(gòu)建了完整的早期動物譜系樹框架圖 。

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