解密古老難題的“黑匣子”

孫智新 趙方臣

雖然最早的生命距今已有近40億年，但在其后漫長的30多億年中，地球依然是一片荒涼的微生物世界。這一情況在距今約5億年前的寒武紀(jì)發(fā)生了根本性改變，隨著復(fù)雜動(dòng)物構(gòu)型和現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)在該時(shí)期爆發(fā)般出現(xiàn)，生命的發(fā)展進(jìn)入了以動(dòng)物為主導(dǎo)的全新階段。這次被稱為“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”的快速演化事件，為人們認(rèn)識(shí)生命演化規(guī)律帶來眾多驚喜，但同時(shí)也帶來一系列“謎團(tuán)”——為何動(dòng)物會(huì)在寒武紀(jì)“井噴”式出現(xiàn)？它們的突然出現(xiàn)與達(dá)爾文的進(jìn)化論是否相悖？古生物學(xué)家正在化石寶庫里尋找答案。

我們對(duì)生物演化的了解受到化石保存程度的極大影響。特別是在正常情況下，只有堅(jiān)硬的骨骼才可能被保存為化石，因此我們很少能了解到古代生物的軟組織信息。好在凡事皆有例外：一些特殊事件所帶來的細(xì)膩沉積物能快速將生物封存起來，從而保存古代生物的軟軀體信息。這種特殊的化石層位雖然非常稀少，但能夠蘊(yùn)含大量的信息，因此被稱為“特異埋藏化石庫”。

寒武紀(jì)特異埋藏化石庫為人們了解該時(shí)期動(dòng)物的軟軀體解剖結(jié)構(gòu)和生態(tài)行為提供了大量信息，也使其成為了解寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的“鑰匙”。

顧名思義，寒武紀(jì)特異埋藏化石庫這種“非常規(guī)”的化石產(chǎn)地顯然不是隨處可得的，那么這些寶藏都分布在哪些地區(qū)呢？

100多年來，世界各地已發(fā)現(xiàn)近20處寒武紀(jì)特異埋藏化石庫。然而，它們的時(shí)空分布并不均勻，其中大部分都圍繞兩個(gè)“明星”化石庫：布爾吉斯頁巖和澄江動(dòng)物群。

?研究人員在野外采集臨沂動(dòng)物群化石標(biāo)本

加拿大落基山脈中，距今約5億年的布爾吉斯頁巖，是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)寒武紀(jì)特異埋藏化石庫。而中國云南距今約5.2億年的澄江動(dòng)物群，因富含多門類精美軟軀體構(gòu)造化石而享譽(yù)學(xué)界。它生動(dòng)再現(xiàn)出當(dāng)時(shí)海洋生物世界的真實(shí)面貌，被譽(yù)為“20世紀(jì)最驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一”。

那么，能否找到更多的寒武紀(jì)特異埋藏化石庫呢？這些寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的“見證者”還會(huì)出現(xiàn)在哪里呢？

想要找到新的特異埋藏化石庫，就要選擇有潛力的地區(qū)。與澄江動(dòng)物群所在的華南板塊不同，中國的華北板塊在寒武紀(jì)是一處四面環(huán)海的獨(dú)立塊體，具有自己的獨(dú)特演化歷史。

通過長期野外工作，古生物學(xué)家在華北板塊上山東臨沂的寒武紀(jì)中期地層中，發(fā)現(xiàn)了一處物種豐富、保存精美的“臨沂動(dòng)物群”。經(jīng)過初步采集，這個(gè)新的特異埋藏化石庫目前已發(fā)現(xiàn)有超過35個(gè)化石類群，其中多樣性最高的類群是以奇蝦類和莫里森蟲類為代表的非三葉蟲節(jié)肢動(dòng)物。

莫里森蟲類中的迷音蟲尤其引人注目：它外形獨(dú)特，身上長著一根長矛般的大長刺，有些甚至能超過身長。之前，研究人員只在北美發(fā)現(xiàn)了少量標(biāo)本。它現(xiàn)身臨沂動(dòng)物群，暗示著華北與北美的軟軀體動(dòng)物群在這一時(shí)期的密切聯(lián)系。

此外，臨沂動(dòng)物群中還包含了許多以軟軀體形式保存的生物。其中多數(shù)都保存了精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)，如附肢、消化系統(tǒng)和剛毛等。這些豐富的信息為進(jìn)一步了解寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之后動(dòng)物的早期輻射分異、遷徙擴(kuò)散與群落結(jié)構(gòu)提供了重要參考。

如果說一般的化石保存下來的是地球編年史的只言片語，那么特異埋藏化石庫為我們提供的就是較完整的章節(jié)。想要解開寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的秘密，既要有出人意料的幸運(yùn)一錘，也少不了嚴(yán)謹(jǐn)持續(xù)的努力尋找。相信在科學(xué)家的努力下，關(guān)于寒武紀(jì)特異埋藏化石庫的故事會(huì)不斷續(xù)寫下去。

?臨沂動(dòng)物群生態(tài)復(fù)原圖