清江生物群（清江生物群）

正式發(fā)現(xiàn)

2019年3月21日提起證明寒武紀(jì)生命大爆發(fā)存在的化石群，人們會(huì)想到云南澄江生物群和加拿大布爾吉斯頁(yè)巖化石庫(kù)，但今后也許會(huì)多出一個(gè)：來(lái)自中國(guó)湖北的清江生物群。

中美研究人員21日在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文宣布，他們?cè)诤卑l(fā)現(xiàn)寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)期的一個(gè)新生物群——清江生物群，將為研究地球動(dòng)物門(mén)類(lèi)起源和早期演化提供重要科學(xué)依據(jù)。^[1]

基本概況

在宜昌長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)發(fā)現(xiàn)的清江生物群形成于5.18億年前的早寒武紀(jì)時(shí)期。5.4億年前后，地球在較短時(shí)間內(nèi)涌現(xiàn)出一系列與現(xiàn)代動(dòng)物形態(tài)基本相同的動(dòng)物門(mén)類(lèi)，被稱(chēng)為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。清江生物群與上世紀(jì)八十年代發(fā)現(xiàn)的云南澄江生物群同處于動(dòng)物門(mén)類(lèi)爆發(fā)式起源演化的極盛時(shí)期。

研究人員在清江生物群中已發(fā)現(xiàn)108個(gè)后生動(dòng)物屬，其中先前未有描述的新發(fā)現(xiàn)屬種占53%，軟軀體生物種類(lèi)比例高，85%不具有礦化骨骼，絕大多數(shù)為水母、海葵等無(wú)骨骼動(dòng)物。

清江生物群與澄江生物群具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，澄江生物群也以軟軀體生物化石為主，但兩個(gè)生物群的生存環(huán)境不同，屬種組成也有差異。澄江生物群生活于離海岸較近的淺水環(huán)境，而清江生物群生活于遠(yuǎn)離海岸的較深水環(huán)境。

清江生物群的化石形態(tài)保真度不亞于加拿大布爾吉斯頁(yè)巖化石庫(kù)和澄江生物群。澄江生物化石經(jīng)歷了強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，生物原來(lái)的有機(jī)質(zhì)沒(méi)有保留下來(lái)。相比之下，清江生物群的化石未經(jīng)強(qiáng)烈的成巖作用和風(fēng)化作用改造，以有機(jī)碳質(zhì)薄膜的形式保存下來(lái)，是開(kāi)展埋藏學(xué)、地球化學(xué)和古環(huán)境學(xué)研究的理想素材。

瑞士洛桑大學(xué)古生物學(xué)家艾莉森·戴利在同期刊發(fā)的評(píng)論文章中說(shuō)，這是一個(gè)“令人震驚”的發(fā)現(xiàn)，“清江生物群的寶藏為探索寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)期古生物環(huán)境條件如何影響生態(tài)結(jié)構(gòu)及演化驅(qū)動(dòng)因子提供了令人興奮的機(jī)會(huì)”。^[2]

詳細(xì)資料

達(dá)爾文

時(shí)代以來(lái)，困擾古生物學(xué)界的“懸案”

清江生物群

在學(xué)術(shù)界，大約5.42億年前到5.3億年前被認(rèn)為是寒武紀(jì)的開(kāi)始時(shí)間。據(jù)了解，這2000多萬(wàn)年時(shí)間內(nèi)，寒武紀(jì)地層突然出現(xiàn)了門(mén)類(lèi)眾多的無(wú)脊椎動(dòng)物化石，而在早期更為古老的地層中，長(zhǎng)期以來(lái)卻一直沒(méi)有找到明顯的祖先化石。這一現(xiàn)象被稱(chēng)作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。

要破解寒武紀(jì)大爆發(fā)的奧秘，除了基于理論的科學(xué)猜想，更需要發(fā)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)觀察窗口——化石庫(kù)，以找到可靠的化石實(shí)證。對(duì)古生物學(xué)者而言，最完美的、可解密寒武紀(jì)大爆發(fā)與動(dòng)物門(mén)類(lèi)起源的研究對(duì)象，莫過(guò)于布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)。

原因何在？相較于常見(jiàn)的、類(lèi)似保存著脊椎動(dòng)物骨骼的硬體化石庫(kù)，布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)不僅可以保存動(dòng)物骨骼以外的組織、器官等軟體形態(tài)，更可以保存諸如水母、?？溶涇|體生物。

因此，這一類(lèi)型的化石庫(kù)能夠最大程度還原寒武紀(jì)生物群原本的、完整的組合面貌，為探尋寒武紀(jì)大爆發(fā)的演化模式和強(qiáng)度，以及構(gòu)建動(dòng)物生命樹(shù)的基本結(jié)構(gòu)提供絕佳的化石記錄。

1909年，布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)在加拿大落基山脈寒武紀(jì)中期的布爾吉斯頁(yè)巖中被最早發(fā)現(xiàn)，并因此命名。在古生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究中，該化石庫(kù)長(zhǎng)期“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。

100余年來(lái)，此類(lèi)化石庫(kù)在全球各地已發(fā)現(xiàn)50余個(gè)。但是，按照化石保存質(zhì)量的優(yōu)劣，及化石物種多樣性的高低等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，僅有加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群和1984年發(fā)現(xiàn)于我國(guó)云南省的澄江生物群成為“理想的頂級(jí)研究目的地”。

頂級(jí)“化石寶庫(kù)”，已鑒定的半數(shù)以上為全新屬種

云南澄江生物群發(fā)現(xiàn)至今35年，在數(shù)十萬(wàn)件化石標(biāo)本中已發(fā)現(xiàn)超過(guò)280個(gè)物種。相關(guān)研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科學(xué)期刊，成為我國(guó)唯一化石地世界自然遺產(chǎn)。

與之相比，此次發(fā)現(xiàn)的“清江生物群”更加引人矚目：在4351件化石標(biāo)本中，已分類(lèi)鑒定出109個(gè)屬種，其中53%為此前從未有過(guò)記錄的全新屬種。

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)“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(guò)包含布爾吉斯和澄江在內(nèi)的全球已知所有寒武紀(jì)軟軀體化石庫(kù)。

西北大學(xué)副教授、成果論文第一作者傅東靜介紹，清江生物群的特色和優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在“新屬種比例最高、后生動(dòng)物相對(duì)多樣性最大、軟軀體生物類(lèi)群最多、化石形態(tài)保真度最優(yōu)、原生有機(jī)質(zhì)的埋藏保存最好”等5個(gè)方面，“具有難以估量的研究潛力，它將成為開(kāi)展寒武紀(jì)生命大爆發(fā)研究最理想的頂級(jí)‘化石寶庫(kù)’。”

擁有無(wú)限可能的“化石寶庫(kù)”

如今，地球上的動(dòng)物界共有38個(gè)門(mén)。在寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期的化石中，人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20個(gè)現(xiàn)生的動(dòng)物門(mén)類(lèi)和6個(gè)已滅絕的動(dòng)物門(mén)類(lèi)，但仍有18個(gè)現(xiàn)生動(dòng)物門(mén)類(lèi)尚未在寒武紀(jì)找到化石代表。

過(guò)去的35年間，古生物學(xué)家曾在澄江生物群的研究中找到許多動(dòng)物門(mén)類(lèi)的最早化石記錄?！扒褰锶壕嚯x澄江生物群化石產(chǎn)地1050公里?！蔽鞅贝髮W(xué)教授、論文通訊作者張興亮介紹：生物地層學(xué)研究顯示，清江生物群和澄江生物群是同時(shí)代的、位于不同古地理位置的生物群。

“二者都距今約5.18億年，處在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)期動(dòng)物門(mén)類(lèi)爆發(fā)式出現(xiàn)的極盛時(shí)期，兩者的科學(xué)研究?jī)r(jià)值具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。”與澄江生物群相比，清江生物群生活于遠(yuǎn)離海岸的較深水環(huán)境，代表了不同生態(tài)環(huán)境下的全新生物群落。因此，清江生物群后續(xù)的大規(guī)模發(fā)掘，將為發(fā)現(xiàn)、探索新的軀體構(gòu)型，以及新的動(dòng)物門(mén)類(lèi)提供第一手材料。

不僅如此，全新的生物組合面貌的揭示，尤其是具有創(chuàng)新身體結(jié)構(gòu)的重要生物類(lèi)群的發(fā)現(xiàn)，將為研究早期生命演化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和過(guò)程提供新的證據(jù)。

早在此前，以中科院院士舒德干領(lǐng)軍的西北大學(xué)早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，在達(dá)爾文提出的地球生命呈“樹(shù)形演化”猜想基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)數(shù)十年研究實(shí)證，勾勒出了寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)基礎(chǔ)動(dòng)物、原口動(dòng)物、后口動(dòng)物三大枝系演化“大樹(shù)”的基本輪廓，在全球首次構(gòu)建了完整的早期動(dòng)物譜系樹(shù)框架圖。