清江生物群的发掘：破解生物进化谜团的化石宝库

傅东静老师(右二)和同学们。马倩/布莱特拍摄的照片

3月22日凌晨(北京时间)，国际权威学术期刊《科学》发表了西北大学早期生命与环境创新研究团队的最新研究成果，包括张兴亮、傅东静等人的《清江生物群——华南早寒武世伯吉斯页岩化石库》。迄今为止，位于中国宜昌长阳地区的清江生物群是一个距今5.18亿年的寒武纪特殊软体化石库，它首次揭开了神秘的面纱，成为进化古生物学的又一突破性发现。

化石的发现和结果的公布已经过去了将近12年。2007年夏天的一个晚上，空气又热又闷。西北大学地质系的张兴亮教授在湖北宜昌长阳地区进行了一次勘测，他用一把地质锤从河床上的一块岩石上敲出了半个拇指长的柠檬节肢动物化石——这是伯吉斯页岩化石库中一种特有的节肢动物。当时，25岁的博士生、野外考察队成员傅东静目睹了这一幕。

日前，记者采访了该论文第一作者、西北大学地质系副教授傅东静，试图恢复清江生物群的前前后后的发掘工作。

探索达尔文之谜

在寻找生物进化的过程中，“寒武纪大爆发”被称为进化生物学中一个重大的未解之谜:大约5.4亿年前，在地球进化史不到1%的时间里，90%以上的动物物种迅速生成，这成为达尔文在1859年建立基于渐变理论的进化理论时面临的第一个难题。

“为了解开寒武纪大爆发之谜，除了基于理论的科学猜想外，我们还应该找到合适的科学观察窗口——化石库。”在西北大学早期生命与环境重点实验室，记者见到了80后女性生物学家傅东静。

在过去的100年里，科学家们在世界各地发现了50多个化石库，但几乎没有“理想的*研究目的地”:从20世纪初到20世纪70年代，在加拿大中寒武世的伯吉斯页岩化石库中发现和研究软体化石生物群一直主导着古生物学和进化生物学。20世纪80年代以来，中国云南早寒武世澄江生物群的研究成果已经超过了前者。动物界三个亚王国的早期框架更加完整，化石保存更加精美，成为中国唯一的化石世界自然遗产。

在学术界，化石保存的质量和化石物种的多样性一直是衡量化石库水平的硬门槛。傅东静说，在4351个化石标本中，已有109个属被分类和鉴定，其中53%是以前从未记录过的全新物种。生物统计学中的“稀疏曲线”分析表明，“清江生物群”的物种多样性有望超过所有已知的寒武系软体动物化石库，包括布尔桂和澄江。

更重要的是，清江生物群发现的软体化石奇迹般地保存了原生碳质膜形式的有机质，为开展埋藏和地球化学研究以及进一步开展深入的古环境研究提供了理想的材料傅东敬接着说道。

国际著名古生物学家、瑞士洛桑大学教授艾利森·戴利(Allison C.Daley)在《科学》杂志上发表了一篇评论，称清江生物群是一项惊人的科学发现:“它的化石丰度、多样性和保真度都是世界级的，具有很高的科学价值。随后的研究有望填补人类对寒武纪大爆发认识的空白，并解决动物物种起源和进化中的一系列科学问题。”

"这将是寒武纪大爆发研究中最理想的顶部化石库."傅东敬说道。

12年来发现化石的故事

很少有人知道，西北大学的早期生物学研究小组花了12年时间从柠檬科化石的前半部分到震惊古生物学的化石宝库。

"起初，尽管我们发现了林乔利乌斯，但没有人能判断这个化石库的价值。"傅东敬说道。

化石库的价值只能通过化石标本来验证。在发现化石标本的丹江，工人们用撬棍撬出1立方米的石头。侦察队使用地质锤沿着页岩层切割，并在化石样本被分割时观察它们。发现蠕虫的化石标本被分类、编号、包装，最后被运出了山。

在实验室里，每个标本都应该在早期用立体显微镜进行修复。扫描电子显微镜被用来揭示化石的超微结构和元素组成。然后用微型芯片进行高精度三维扫描...12年来，科学研究生活中劈石头和吃干蛋糕已经成为一种常见的现象。张兴亮、傅东静和团队中所有的前硕士和博士生最终在5亿年前的化石标本中发现了2万多只“虫子”。

随着标本数量的增加，化石库的学术价值逐渐显现。2014年，学术团队最终决定将研究重点放在清江生物群上。

"我们收集的每一个化石都有一个故事，我们对每个故事都了如指掌."傅东敬说道。

中国的“两江生物群”

目前，地球上的动物王国分为38门。在寒武纪大爆发的化石中，发现了20种活的动物和6种已灭绝的动物，但还有18种活的动物尚未被寒武纪化石所代表。

在过去的35年里，古生物学家在澄江生物群的研究中发现了许多动物物种的最早化石记录。傅东静认为，清江生物群也处于寒武纪动物物种大爆发的高峰期，将为大规模发掘发现和探索新的身体形态和新的动物物种提供第一手资料。

“与澄江生物群相比，‘清江生物群’生活在远离海岸的深水环境中，代表了不同生态环境下一个全新的生物群落。两者的研究是高度互补的。”傅东敬说道。至于为什么新发现的化石库被命名为清江生物群，傅东静解释说，化石埋藏在清江和丹江的交界处。“这个名字是为了纪念它们被发现的地方，并记录中国在科学史上的重要贡献。”

早在几十年前，西北大学的舒德干院士就用“中国鳗鱼”、“云南蠕虫”和“昆明鱼”来命名他首次发现的古代生物。他曾经说过，中国需要更多的人为科学发现的里程碑做准备。如今，傅东静更忙了——除了日常教学和科研之外，她还要回复数十封来自国内外同事的电子邮件和传真，“基本上是关于清江生物群的”。傅东静坚信，清江生物群将与澄江生物群一起，成为世界闻名的“中国两江生物群”。

"在研究寒武纪大爆发的化石宝库中，两座山峰永远属于中国."傅东敬说道。

(记者张哲浩马荣睿)

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