探秘寒武紀(jì)

編譯 喬琦

讓-伯納德·卡隆向我們展示“母艦”——一種神秘的寒武紀(jì)生物。2018年夏天，他的團(tuán)隊(duì)在加拿大落基山脈里找到了這塊化石

手提鉆的轟鳴聲越來(lái)越低沉。接著，一塊頁(yè)巖碎裂開(kāi)來(lái)，底下的巖層暴露在新鮮的山地空氣之中——它們已經(jīng)5億年沒(méi)有見(jiàn)過(guò)天日了?！巴叟?！”中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的古生物學(xué)家塞德里克·阿里亞（C é dric Aria）扳起巖層上的頂板，興奮地叫出了聲。

頂板的背面有一團(tuán)木炭色污跡，看上去模模糊糊的，像是鱟或者《星球大戰(zhàn)》里的“千年隼”號(hào)飛船?！翱磥?lái)，這艘飛船降落在了這塊石板上啊?！笨疾礻?duì)隊(duì)長(zhǎng)、加拿大多倫多皇家安大略博物館無(wú)脊椎古生物館負(fù)責(zé)人讓-伯納德·卡?。↗ean-Bernard Caron）說(shuō)道。

那些“飛船”其實(shí)是甲殼（頭胸甲），一種此前不為人知的生物在脫殼時(shí)把這副“鎧甲”留在了這片現(xiàn)已干涸了很久的海底巖床上。在2018年的田野調(diào)查期間，這種化石經(jīng)常在巖石中出現(xiàn)?？F(tuán)隊(duì)在過(guò)去的數(shù)年中一直在這片區(qū)域發(fā)掘具有開(kāi)創(chuàng)性意義的寒武紀(jì)動(dòng)物化石。寒武紀(jì)開(kāi)始于大約5.4億年前，是一個(gè)地球生命井噴的時(shí)期。在此期間，差不多所有的現(xiàn)代生物類群——哪怕是種類繁多的軟體動(dòng)物以及脊索動(dòng)物——都留下了化石記錄。那些早期的海洋生物形態(tài)千奇百怪，就好像是進(jìn)化過(guò)程在歸于平靜之前先要釋放一下自己的創(chuàng)造欲一樣。100多年來(lái)，科學(xué)家們始終不遺余力地想要弄明白這些標(biāo)本的構(gòu)造——有的時(shí)候真的就只是想分清楚究竟哪端是頭，哪端是尾——借此探究這些遠(yuǎn)古生物與現(xiàn)今生物之間的聯(lián)系，以及寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的幕后推手。

阿里亞和卡隆小心翼翼地把這塊頂板放在一旁。這片區(qū)域坐落在一處海拔2 500米的礦層上，位于都昆溪上方，面積大概只有一間小臥室那么大，空間逼仄，難以行走。這座山谷西北約40千米處也有一座同樣難以通行的地質(zhì)遺跡。這幾年來(lái)，該遺跡已為我們研究寒武紀(jì)打開(kāi)了一扇最明亮的窗戶。1909年，美國(guó)古生物學(xué)家查爾斯·沃爾科特（Charles Doolittle Walcott）在那發(fā)現(xiàn)了布爾吉斯頁(yè)巖，其中的化石群不僅保存了生物硬殼，還有許多軟組織，比如腿、眼以及寒武紀(jì)爬行動(dòng)物的內(nèi)臟。

假設(shè)寒武紀(jì)生物全屬已知生物門類而形成的一張生物演化示意圖（部分）。這張圖表明，已滅絕生物類群和現(xiàn)存生物類群之間的關(guān)系非常復(fù)雜，某些已滅絕了的寒武紀(jì)生物也許是節(jié)肢動(dòng)物更原初的干群，它們的出現(xiàn)要早于現(xiàn)存節(jié)肢動(dòng)物（比如蛛形綱生物和昆蟲(chóng)）共同的祖先。

不過(guò)最近幾年里，卡隆團(tuán)隊(duì)用行動(dòng)證明，擁有眾多化石遺跡的布爾吉斯巖層并不局限于沃爾科特發(fā)現(xiàn)的那塊區(qū)域，而是要向外延伸數(shù)千米。這個(gè)夏天的發(fā)掘工作正是卡隆對(duì)這塊狹長(zhǎng)寒武紀(jì)地質(zhì)走廊最新的一次考察。每一次考察都能發(fā)現(xiàn)一些震撼世人的未知生物，其中有許多都已經(jīng)在那些備受矚目的論文中介紹過(guò)了，比如：一種與魚(yú)類有親緣關(guān)系的小生物Metaspriggina（字面意思為“變種斯普里格蠕蟲(chóng)”），卡隆推測(cè)這種生物可能聚居并且是脊椎動(dòng)物的祖先；長(zhǎng)著鉗子的Tokummia（都昆蟲(chóng)）；以及一種外形酷似冰淇淋甜筒的“軟舌螺”，2017年，卡隆的博士生約瑟夫·莫斯烏克（Joseph Moysiuk）將其歸類為有殼“腕足類”，這一門類中的有些品種一直延續(xù)到了今天。

全球其他地區(qū)的地質(zhì)遺跡同樣也為我們探秘寒武紀(jì)提供了新資料?，F(xiàn)在，科學(xué)家可以利用高質(zhì)量化石標(biāo)本、新型成像技術(shù)以及生物遺傳學(xué)和發(fā)育學(xué)理論來(lái)探秘寒武紀(jì)生命大爆發(fā)?！坝楷F(xiàn)了很多有關(guān)寒武紀(jì)的新發(fā)現(xiàn)?！比A盛頓特區(qū)史密森尼國(guó)家自然博物館古生物學(xué)家道格·歐文（Doug Erwin）說(shuō)道。一直以來(lái)，研究者們始終夢(mèng)想著將這些奇怪生物歸入生命演化之樹(shù)上合適的位置，也就是探明孕育了這些生物的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的前因后果。他們也許從未如此接近這一目標(biāo)。

每項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)都能給研究人員帶去發(fā)掘并想象這些貌似外星生物的純真樂(lè)趣。在休息期間，卡隆小心翼翼地展示了這些年來(lái)最珍貴的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。這塊化石剛剛發(fā)現(xiàn)，是一副手掌大小的完整甲殼，中間還有一條脊柱，就像一頂冷凍在古老巖石中的普魯士軍盔。化石中的生物顯然又是一個(gè)未定物種，看上去倒有點(diǎn)像是宇宙飛船，所以卡隆的團(tuán)隊(duì)稱其為“母艦”。

光是拿著這塊化石，卡隆就有些緊張不安。這也難怪，因?yàn)椴紶柤鬼?yè)巖化石實(shí)在是太珍貴了，加拿大公園管理局甚至對(duì)卡隆他們發(fā)掘化石的具體地點(diǎn)秘而不宣，還用攝像頭把這整塊區(qū)域監(jiān)視了起來(lái)，對(duì)化石偷獵者則堅(jiān)決起訴?？”硎?，皇家安大略博物館還曾在租借一塊布爾吉斯頁(yè)巖標(biāo)本時(shí)，給它上了50萬(wàn)加拿大元的保險(xiǎn)。那件標(biāo)本上的生物還是通過(guò)多件標(biāo)本一同認(rèn)證的，而卡隆手中的這件標(biāo)本自身就能確定一個(gè)全新物種。

“這塊化石將具有里程碑式意義，”卡隆說(shuō)，“它是我迄今為止發(fā)現(xiàn)的最與眾不同的化石?！?/p>

多年以前，卡隆就開(kāi)始懷疑落基山脈中可能還有化石豐富度能與沃爾科特發(fā)現(xiàn)的那個(gè)地質(zhì)遺跡匹敵的地方。2012年，突破性進(jìn)展出現(xiàn)了，那是一片靠近大理石峽谷的區(qū)域，2003年的一場(chǎng)山火燒毀了該地的樹(shù)木。當(dāng)時(shí)，卡隆考察隊(duì)的先頭部隊(duì)正在穿越一條填滿了巖石碎塊的雪崩溝槽，他們發(fā)現(xiàn)自己周圍的巖石上似乎都是一些軟體動(dòng)物的形象，其中有許多自己從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)的外形?！爱?dāng)時(shí)可以肯定的是，此前絕沒(méi)有人懷揣著搜尋化石的目的走過(guò)這片巖石遍布的地區(qū)?！笨】疾礻?duì)的元老級(jí)人物、加利福尼亞州克萊蒙特市波莫納學(xué)院地質(zhì)學(xué)家鮑勃·蓋恩斯（Bob Gaines）如是說(shuō)。2014年，他們返回這片區(qū)域開(kāi)始發(fā)掘化石。他們最后總結(jié)，大理石峽谷中發(fā)現(xiàn)的物種至少有1/5是此前未知的?，F(xiàn)在，考察隊(duì)又沿著峽谷前往其他地點(diǎn)了。

從這些化石初見(jiàn)天日起，寒武紀(jì)生物和現(xiàn)今生物之間的關(guān)系就成了爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。鑒于有些布爾吉斯頁(yè)巖化石中的物種（比如腕足類）一直從寒武紀(jì)延續(xù)到了今日，沃爾科特把他發(fā)現(xiàn)的這些古怪生物歸入已知門類。于是，他便做出結(jié)論：幾乎所有形似現(xiàn)今節(jié)肢動(dòng)物的寒武紀(jì)生物都是甲殼綱動(dòng)物。

然而，古生物學(xué)家們隨后就有了新的想法。哈佛大學(xué)的古爾德（Stephen Jay Gould）可能是將寒武紀(jì)生物的魅力展現(xiàn)得最好的人。在其1989年出版的著作《奇妙的生命：布爾吉斯頁(yè)巖和自然史》（Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History）中，古爾德花費(fèi)大量筆墨描述了從沃爾科特發(fā)現(xiàn)的城市街區(qū)大小的地質(zhì)遺跡內(nèi)發(fā)掘出來(lái)的“奇妙生命”。古爾德辯稱，“怪誕蟲(chóng)”（Hallucigenia）這種長(zhǎng)著腿和硬刺的古怪蟲(chóng)子（恰如其名），似乎與后來(lái)的生物沒(méi)有什么關(guān)聯(lián)。于是，他特地為這種不同尋常的生命形式劃出了一個(gè)專屬門類，并且宣稱，這種生物是生命進(jìn)化過(guò)程中慘遭遺忘的實(shí)驗(yàn)，隨后又因命運(yùn)中的突發(fā)事件而被徹底拋棄。

布爾吉斯頁(yè)巖，這片位于都昆溪上方高處的層狀巖石結(jié)構(gòu)讓我們第一次見(jiàn)識(shí)到了生活在5億年前的某些生物

當(dāng)代古生物學(xué)家則選定了另一條理解寒武紀(jì)生物的道路。節(jié)肢動(dòng)物大概是地球上最為成功的生物。在生物演化樹(shù)中，許多分支都會(huì)在尚未滅絕的節(jié)肢動(dòng)物（比如蛛形綱生物、昆蟲(chóng)、甲殼綱動(dòng)物）這里結(jié)束。這些節(jié)肢動(dòng)物組成了生命演化樹(shù)上的“樹(shù)冠”部分（稱為“冠群”）。然而，部分布爾吉斯頁(yè)巖中的生物很可能來(lái)自分化出這些樹(shù)冠的“樹(shù)干”部分（稱為“干群”）。演化樹(shù)上的這些分支留下的后代都滅絕了，就像一位在家族大合照中露齒而笑卻沒(méi)有子嗣的叔祖父。從這個(gè)角度上說(shuō)，古爾德筆下的“奇妙生命”是屬于樹(shù)干部分的生物，盡管它們不是現(xiàn)今生物的直系祖先，但仍和它們的直系祖先有親緣關(guān)系。從加拿大洛基山脈中發(fā)掘出來(lái)的更新一些的化石證據(jù)也支持這一觀點(diǎn)。例如，卡隆就在2015年辯稱，他的那些怪誕蟲(chóng)標(biāo)本的特征表明，這種生物應(yīng)該屬于天鵝絨蟲(chóng)那一脈生物演化樹(shù)的樹(shù)干部分。而天鵝絨蟲(chóng)至今仍生活在熱帶雨林中，以噴射黏液的方式獵捕食物。

卡隆團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的這些飛船狀化石也等待著做類似的分析。初看起來(lái)，卡隆團(tuán)隊(duì)覺(jué)得它們要么是一個(gè)全新的物種，要么是射口類生物。射口類生物是節(jié)肢生物的干群，寒武紀(jì)時(shí)期大名鼎鼎的頂級(jí)捕食者奇蝦（一種長(zhǎng)達(dá)半米、牙尖爪利、擅長(zhǎng)游泳的生物）就是其中之一。在演化時(shí)間線上將這個(gè)干群產(chǎn)生的分支一點(diǎn)點(diǎn)全部補(bǔ)齊，就能讓我們“逐步看到節(jié)肢動(dòng)物的身體是如何一點(diǎn)一點(diǎn)演化出來(lái)的”，瑞士洛桑大學(xué)古生物學(xué)家阿里松·戴利（Allison Daley）如是說(shuō)。

整個(gè)寒武紀(jì)古生物學(xué)最重要的一大課題，就是這場(chǎng)判定化石上的生物究竟屬于哪個(gè)分類的游戲。在這場(chǎng)游戲中，大家爭(zhēng)相發(fā)現(xiàn)已知新舊化石上的生物特征部分。這場(chǎng)競(jìng)逐風(fēng)險(xiǎn)頗高，有時(shí)還會(huì)引起爭(zhēng)議，但在這個(gè)過(guò)程中也許會(huì)改變生物演化史。

在過(guò)去的幾年里，古生物學(xué)家已經(jīng)用一系列新技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題，其中包括，可以識(shí)別標(biāo)本化學(xué)組成并將其繪制成圖的掃描電子顯微鏡，以及可以在不傷害標(biāo)本的前提下透視化石的計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)。這些工具還展示了一系列令人震驚的化石內(nèi)部特征：變成了化石的寒武紀(jì)生物大腦。從2011年開(kāi)始，如今在英國(guó)?？巳卮髮W(xué)工作的古生物學(xué)家馬曉婭發(fā)表了一系列主要內(nèi)容為“在保存特別完好的中國(guó)化石中追蹤古生物神經(jīng)組織”的論文。這些神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為我們?cè)趥鹘y(tǒng)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)之外，找到了另一條可以為古生物分類的同樣可行的道路。同時(shí)，其他團(tuán)隊(duì)也拿出了自己的那些引人矚目的化石標(biāo)本。

比如說(shuō)，在中國(guó)西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的昆明澄江蝦化石中，“我們發(fā)現(xiàn)這種神經(jīng)結(jié)構(gòu)看上去就像一條珍珠項(xiàng)鏈一樣，并且?guī)缀踟灤┱麄€(gè)軀體。”即將在哈佛大學(xué)任教的哈維爾·奧特加-埃爾南德斯（Javier Ortega-Hern á ndez）說(shuō)。他的團(tuán)隊(duì)是由中國(guó)云南大學(xué)楊杰領(lǐng)銜的。該團(tuán)隊(duì)在2016年提出，這條項(xiàng)鏈其實(shí)是綴滿小型神經(jīng)元簇的神經(jīng)索，并且神經(jīng)索自己長(zhǎng)出了微小的神經(jīng)纖維?，F(xiàn)在的節(jié)肢動(dòng)物已經(jīng)沒(méi)有那些纖維了，但天鵝絨蟲(chóng)和曳鰓動(dòng)物仍保留著此種結(jié)構(gòu)。這體現(xiàn)了那些滅絕已久的節(jié)肢動(dòng)物干群和這些生物類群之間的親緣關(guān)系。

持反對(duì)觀點(diǎn)的學(xué)者則聲稱，以馬曉婭和奧特加-埃爾南德斯為代表的這派古生物學(xué)家過(guò)度解讀了這些化石，所謂的神經(jīng)組織根本就是子虛烏有。他們表示，那些結(jié)構(gòu)中的大部分可能都只是微生物死亡后，肌肉或內(nèi)臟這樣的內(nèi)部組織分解形成的生物膜產(chǎn)生的“光暈”。然而，還有一些研究人員則持肯定態(tài)度?！叭绻阕屑?xì)看過(guò)那些保存得極好的神經(jīng)系統(tǒng)，那就不會(huì)有任何爭(zhēng)議了，這些組織都是真的?！比鸬錇跗账_拉大學(xué)古生物學(xué)家格拉漢姆·巴德（Graham Budd）說(shuō)。巴德也是目前使用的“干群-冠群”概念的締造者之一。

那些利用解剖學(xué)結(jié)構(gòu)修改生命演化樹(shù)的大膽論斷同樣也在整個(gè)學(xué)界內(nèi)產(chǎn)生了類似的爭(zhēng)議。比如說(shuō)，其中有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，怪誕蟲(chóng)與天鵝絨蟲(chóng)之間的親緣關(guān)系應(yīng)該從其爪子的具體形狀來(lái)判斷。然而，別的團(tuán)隊(duì)則反駁說(shuō)，通過(guò)爪子并不能判定怪誕蟲(chóng)是天鵝絨蟲(chóng)的祖先。

這種爭(zhēng)議和不確定性讓古生物學(xué)家前所未有地渴望得到更高質(zhì)量的新標(biāo)本?！坝辛烁哔|(zhì)量的新標(biāo)本，你就可以在爭(zhēng)議出現(xiàn)時(shí)，拿出這些化石，然后說(shuō)：‘瞧，這就是我們看到的特征。’”在一座位于都昆溪上方高海拔地區(qū)的帳篷中，卡隆一邊暖和著身子，一邊說(shuō)道：“如果沒(méi)有這些化石，那懷疑就只能是懷疑。”

整整6周，卡隆團(tuán)隊(duì)都要待在樹(shù)木稀松的高海拔地區(qū)的帳篷中，與酷暑寒冬、林火濃煙做斗爭(zhēng)，還要利用通電圍柵防范灰熊。最后，在結(jié)束考察撤出國(guó)家公園時(shí)，他們還要嚴(yán)守規(guī)定，汗流浹背地把帶來(lái)的一切事物都搬出這個(gè)地方，一點(diǎn)都不能剩下。然而，發(fā)掘出來(lái)的化石讓這一切糟心的事都煙消云散了。

那是八月一個(gè)寒冷的早晨，第二天就會(huì)有一架直升機(jī)前來(lái)接走所有考察人員，因此，這天是發(fā)現(xiàn)新化石從而打破謎團(tuán)（也就是找到原本位于“母艦”甲殼內(nèi)的生物軀體）的最后機(jī)會(huì)了。

這個(gè)九人團(tuán)隊(duì)從營(yíng)地出發(fā)，一路步行前往位于陡峭山坡上、亂石嶙峋的化石區(qū)。三葉蟲(chóng)化石直挺挺地聳立在最外層巖層之上，但在這次考察行動(dòng)中，它們甚至不能讓探險(xiǎn)隊(duì)成員瞧上一眼。到了化石區(qū)，大多數(shù)隊(duì)員都在“開(kāi)山碎石”，而卡隆的研究生則在協(xié)助皇家安大略博物館館長(zhǎng)馬里亞姆·阿卡拉米（Maryam Akrami）小心翼翼地打包他們 的最新發(fā)現(xiàn)。“今天是最后一天了，”卡隆說(shuō)：“可別弄壞了！”

在這座山谷中，每一次成功的發(fā)掘行動(dòng)都以同一條巖石帶為目標(biāo)，這些巖石記錄的都是同一地質(zhì)年代的信息。不過(guò)，每一次挖掘總能發(fā)現(xiàn)一系列新物種。這是因?yàn)楣糯４哺鲄^(qū)域環(huán)境不同，也就適合不同生物生長(zhǎng)?！叭绻阍诤Ｋ懈∵^(guò)潛或者游過(guò)泳，那就不會(huì)對(duì)這種海水內(nèi)部差異感到多么震驚?！鄙w恩斯說(shuō)。只不過(guò)，這座完全開(kāi)放的大峽谷同時(shí)容納了這么多不同生物，這讓我們得以一窺最早的動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方式。

當(dāng)卡隆的這處地質(zhì)遺跡愈發(fā)深入地體現(xiàn)寒武紀(jì)這一階段的特點(diǎn)時(shí)，另一些地質(zhì)遺跡則打開(kāi)了探索寒武紀(jì)其他階段的大門。幾乎所有這些遺跡的化石都不同程度地保存了一些在后來(lái)的地球化石標(biāo)本中找不到的生物質(zhì)偏濕、偏軟的細(xì)節(jié)。2012年，蓋恩斯和他的同事給出了一個(gè)解釋：也許，寒武紀(jì)的海洋中到處都充斥著獨(dú)一無(wú)二的化學(xué)環(huán)境。當(dāng)動(dòng)物尸體沉積到海床上的泥土中之后，低濃度硫酸鹽會(huì)在喜硫細(xì)菌的作用下減緩尸體的腐爛過(guò)程。與此同時(shí)，堿性化學(xué)物質(zhì)就會(huì)用碳酸鹽把這些尸體包裹起來(lái)，尸體的軟組織就這樣密封在了化石內(nèi)部。

舉個(gè)例子，1984年夏天，云南大學(xué)古生物學(xué)家侯先光在寒武紀(jì)泥巖中發(fā)現(xiàn)了一枚光鮮亮麗的節(jié)肢動(dòng)物化石，這個(gè)生物的腿好像還是活的一樣。在此之前，他還發(fā)現(xiàn)了一系列散布在中國(guó)西南某地區(qū)內(nèi)的完美化石，也就是澄江生物群。

澄江生物群的年代要比布爾吉斯頁(yè)巖生物群稍早一些——前者大約形成于5.18億年前，而后者大概形成于5.07億年前——這些沉積巖以另一種保存方式向我們展示了相關(guān)生物?？“l(fā)掘的那個(gè)遺跡的地質(zhì)過(guò)程幾乎將化石標(biāo)本壓扁了，與其不同，澄江生物群的化石仍舊保有一些厚度。從2015年開(kāi)始，包括侯先光在內(nèi)的中國(guó)研究人員就已經(jīng)開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在不毀壞化石標(biāo)本的前提下生成三維圖像，進(jìn)而加以研究。目前正有三個(gè)處于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的中國(guó)研究小組希望能從這片遺址中做出新的發(fā)現(xiàn)，并且每個(gè)小組里都有國(guó)際合作學(xué)者?！斑@地方絕對(duì)能做出大發(fā)現(xiàn)，”奧特加-埃爾南德斯說(shuō)。

除此之外，還有一些地質(zhì)遺跡也同樣引人矚目，比如澳大利亞的鴯鹋灣。2011年，古生物學(xué)家宣布他們?cè)诖说匕l(fā)掘出了帶有復(fù)眼的射口類生物化石。還有摩洛哥的Fezouata生物群：2010年，比利時(shí)根特大學(xué)的古生物學(xué)家彼得·范羅伊（Peter Van Roy）宣告在此地發(fā)現(xiàn)了類似的古生物化石。每處地質(zhì)遺跡都提供了不同的研究視角。“各遺跡化石群之間的差異非常大，”英國(guó)劍橋大學(xué)古生物學(xué)家尼克·巴特菲爾德（Nick Butterfield）說(shuō)，“但這些差異出現(xiàn)在不同方面。”

例如，摩洛哥古生物樣本的年代要稍近一些（略晚于寒武紀(jì)時(shí)期），它們表現(xiàn)的是寒武紀(jì)經(jīng)典奇特古生物與我們更加熟悉的后期生物之間的過(guò)渡物種?！澳壳埃覀?nèi)耘f處于化石解析階段，”該項(xiàng)目合作者戴利說(shuō)，“這是一個(gè)機(jī)會(huì)，我們可以由此研究某些生物類群滅絕和另一些類群能取代它們的原因?！?/p>

盡管這些已經(jīng)退出了歷史舞臺(tái)的生物化石持續(xù)不斷地從地層中涌現(xiàn)，寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的全部意義仍舊是一個(gè)謎。如今下屬物種最多、最為常見(jiàn)的節(jié)肢動(dòng)物攪亂了整個(gè)寒武紀(jì)生態(tài)系統(tǒng)。戴利在2018年5月發(fā)表的一篇論文中宣稱，從目前所得的這些化石判斷，寒武紀(jì)既見(jiàn)證了許多現(xiàn)代生物類群的誕生，也見(jiàn)證了它們逐步分化、走向繁榮的過(guò)程。然而，另一種研究方法卻得出了不同的結(jié)論。遺傳學(xué)家利用一種名為“分子鐘”的工具追溯生命演化樹(shù)。分子鐘從現(xiàn)存生物的基因差異開(kāi)始（這種差異是在漫長(zhǎng)歷史長(zhǎng)河中無(wú)數(shù)隨機(jī)基因突變積累起來(lái)的結(jié)果），將時(shí)間撥回到分化產(chǎn)生的那一刻。

近來(lái)利用這種方法做出的研究表明，在寒武紀(jì)之前1億年左右，現(xiàn)代生物就已經(jīng)開(kāi)始朝著自己的“門”類演化了。這一發(fā)現(xiàn)告訴我們，那些類群是后來(lái)慢慢演化出來(lái)的，而不是在寒武紀(jì)時(shí)期突然躍入歷史舞臺(tái)的。只不過(guò)，這在目前的化石記錄中還不明顯或者還未引起我們的注意。

對(duì)于寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前的生物，古生物學(xué)家也掌握了一些模糊線索。在那些寒武紀(jì)奇異生物出現(xiàn)之前許久，一系列更加奇特的海洋生物在現(xiàn)今納米比亞和澳大利亞地區(qū)的沉積巖中留下了印記。這些稱為“埃迪卡拉生物群”的化石和寒武紀(jì)生命奇觀一樣，向古生物學(xué)家發(fā)出了詮釋其來(lái)龍去脈的挑戰(zhàn)。然而，這些生物甚至更加古怪。它們?cè)诨狭粝碌暮圹E表明，其中的部分生物具有分形結(jié)構(gòu)，另有一些則存在三葉對(duì)稱結(jié)構(gòu)。此外，埃迪卡拉生物沒(méi)有明顯的口器、內(nèi)臟或者附肢，這更讓相關(guān)研究舉步維艱?！艾F(xiàn)在，怪物的旗幟移交到了埃迪卡拉生物的手上?！甭槭±砉す派飳W(xué)家喬·伍爾夫（Jo Wolfe）說(shuō)。

大部分埃迪卡拉生物在寒武紀(jì)沉積巖形成前就消失了，它們也許是在第一次生物大滅絕中滅亡了。不過(guò)，許多研究人員懷疑，部分埃迪卡拉生物在生物演化樹(shù)上擁有一席之地，它們或許是早期干群生物。一種名為金伯拉蟲(chóng)的埃迪卡拉生物看上去的確像是一種動(dòng)物，它就像是在海床上緩慢移動(dòng)并且進(jìn)食的蝸?；蛘唑因酢?月的時(shí)候，就已經(jīng)有觀點(diǎn)認(rèn)為“春光蟲(chóng)”這種葉狀寒武紀(jì)生物就是一種動(dòng)物，并且還把它安在了埃迪卡拉生物那一脈分支上。這樣一來(lái)，春光蟲(chóng)的那些埃迪卡拉親戚們當(dāng)然也就可以在生命演化樹(shù)上占據(jù)一個(gè)位置了。9月，研究者們宣稱，一種名為“狄更遜水母”的典型埃迪卡拉生物化石（外形就像一片對(duì)半劈開(kāi)了的圣誕火腿）內(nèi)部含有脂質(zhì)分子，并且這些分子和如今這些動(dòng)物體內(nèi)的脂質(zhì)分子頗為相似。

藏身于頁(yè)巖中的一塊花邊蟹化石，花邊蟹是一種滅絕已久的節(jié)肢動(dòng)物干群生物，學(xué)名為馬爾三葉形蟲(chóng)

“現(xiàn)在出現(xiàn)在我們面前的是埃迪卡拉時(shí)期動(dòng)物降臨的起始階段，”加州大學(xué)河濱分校古生物學(xué)家瑪麗·德羅塞（Mary Droser）說(shuō)，“這要比單純的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)更加有趣、更令人興奮?！?/p>

即便埃迪卡拉生物取代寒武紀(jì)生物，成為真正的現(xiàn)代生物始祖，寒武紀(jì)生物學(xué)自身仍在蓬勃發(fā)展?？『退膱F(tuán)隊(duì)仍在鍥而不舍地追尋能夠表明埃迪卡拉生物、寒武紀(jì)生物以及現(xiàn)今生物類群之間關(guān)系的化石特征。其他研究者也在努力解釋寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的起因。也許，寒武紀(jì)時(shí)期的大氣氧含量激增，這使得生物長(zhǎng)得更大、更強(qiáng)壯并且更有活力。又或者動(dòng)植物尸體腐爛后，大量鈣質(zhì)流入海洋，促使寒武紀(jì)生物演化出了堅(jiān)硬的骨架。一種可能就是，生物學(xué)自身引發(fā)了這場(chǎng)生命大爆發(fā)。掠食、自由泳以及在海床上挖坑這些進(jìn)階生物行為——全都在寒武紀(jì)時(shí)期或者稍早于寒武紀(jì)的時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)——可能把原本平靜的全球生態(tài)圈改造成了一場(chǎng)生物類群間你死我活、你追我趕的高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)化競(jìng)賽。這場(chǎng)生命大爆發(fā)可能也標(biāo)志著，在千百萬(wàn)年平靜的進(jìn)化過(guò)程之后，生物終于積累了打造身體和沿著某一特定方向隨機(jī)進(jìn)化的足夠基因。巴特菲爾德表示，這套基因儲(chǔ)備庫(kù)“絕對(duì)是復(fù)雜得不可思議。不用多想就能明白這點(diǎn)。”當(dāng)然，寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的起因還有可能是眾多復(fù)雜因素共同作用的結(jié)果。

吃過(guò)午飯，古生物學(xué)家們又開(kāi)始開(kāi)鑿新的頁(yè)巖。蓋恩斯從每一層巖石中收集了樣本，希望能重現(xiàn)每一地質(zhì)時(shí)期的化學(xué)環(huán)境。接著，卡隆發(fā)話了：“結(jié)束了，伙計(jì)們。別再挖了?！?/p>

第二天，最后一項(xiàng)工作，皇家安大略博物館考察團(tuán)拆掉了營(yíng)地，一架直升機(jī)拽著裝滿化石的拖網(wǎng)奔向高速公路旁的集結(jié)地。在接下去的數(shù)小時(shí)內(nèi)，它會(huì)往返于營(yíng)地與公路之間，一遍又一遍地重復(fù)這個(gè)單次大約只需10分鐘的過(guò)程。由于前來(lái)采訪的記者已經(jīng)看到了部分標(biāo)本（其中就包括“母艦”），它們會(huì)在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)匆匆出現(xiàn)在期刊論文上。其他化石則會(huì)安靜地待在儲(chǔ)藏柜里，等待新技術(shù)出現(xiàn)或者有研究生提出了相關(guān)問(wèn)題。當(dāng)考察團(tuán)擠成一堆，等待直升機(jī)前來(lái)接應(yīng)的時(shí)候，一種外形似兔的小哺乳動(dòng)物“鼠兔”從山丘后面大聲喊叫起來(lái)。直升機(jī)每往返一次，人類在這片區(qū)域活動(dòng)留下的印記就減少一分，最后就只剩下挖掘過(guò)了的化石區(qū)一片狼藉。大部分化石仍舊躺在化石區(qū)內(nèi)，夾在兩層巖石中間，等待著下一個(gè)考察季的到來(lái)。

資料來(lái)源 Science