海口虫：揭开脊椎动物远祖的面纱

陈等人对海口蠕虫的研究结果表明，脊椎动物的进化始于5.2亿年前。这些保存完好的化石展示了包括人类在内的脊椎动物远祖的生动“肖像”。这一发现被一些外国科学家称赞为“人类重塑地球生命史的惊人成就”。

■我们的记者张文静

在云南昆明的滇池岸边，海口镇二寨村后面，有一个2000米长、1000米宽的斜坡。当地人称之为“方凳和石堤”、“大石头”和“丰富的洞穴”。村民们在这里拾柴休息，捡石头盖房子。

在上个世纪的最后一年，几位古生物学家来到这个村庄，用锤子敲敲敲，挖出了300多块化石。这些化石只有几厘米长，但它们极其完整和清晰。它们被命名为海口虫化石。对这些小化石的研究揭示了这片土地隐藏的秘密，这里是5.2亿年前最古老脊椎动物的栖息地和埋葬地。

意想不到的发现

1999年，中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南谷研究所)研究员陈来到云南省昆明市海口镇寻找云南蠕虫。

云南昆虫化石是1991年由云南澄江毛天山南古生物研究所研究员侯先光发现的。此后，许多古生物学家研究了云南昆虫。1995年，根据侯先光、陈等人发现的化石，在《自然》杂志上发表论文，首次将云南蠕虫解释为脊索动物的最早祖先。

脊索动物，包括尾索动物、头索动物和脊椎动物，可以被称为动物界最神奇的门。脊椎动物中的鱼进化成两栖动物和爬行动物，哺乳动物和鸟类由此得以区分。其中一种哺乳动物进一步发展成为人类。由于脊索动物与人类关系密切，因此它的起源也是人们最关心的问题之一。

陈等人的这一研究成果将脊索动物的历史起点从中寒武世提前了1500万年。这很快引起了国际反响和评论。1995年，美国《纽约日报》发表了一篇题为《从云南昆虫到你的路》的报道，认为云南昆虫的发现为探索早期地球生命的起源打开了一扇窗。同年，美国周刊《科学新闻》也发表了一篇题为“通往椎骨之路”的封面文章。脊索动物的起源已成为学术界的热门话题。陈还在继续寻找越来越完整的云南昆虫化石进行研究。

当时，毛天山化石遗址已得到保护，很难再发掘，所以陈把目光投向了几十公里外的海口镇。与茅天山同生的有沉积岩，可能还有大量类似的化石。

此时，陈已经开始对贵州瓮安的花石群进行研究，而对云南昆虫的研究却不可小觑。兼顾两者的陈干脆将工作基地搬到野外，在化石发掘现场附近的昆阳磷矿旁租了一间房子，一边挖化石一边工作和生活。

陈对当时刚刚毕业的学生黄说:“你们的任务是找云南的虫子。”不久，黄告诉陈，云南发现了新的昆虫化石。陈看了看，觉得很意外。化石保存完好，非常像云南昆虫，但有一个显著的区别——在云南昆虫的脊索下有13对生殖腺，而在新华岩上只发现了4对生物。这是一种新的生物类型。

于是，陈决定到黄正在挖掘的地方去集中研究这块化石。在短短的两周时间里，他们积累了许多化石，最终达到300多块。这种新的生物类型被命名为海口蠕虫。

脊椎动物祖先的生动“肖像”

海口蠕虫化石标本是完整和令人兴奋的。海口蠕虫化石标本只有4厘米长。显微镜下，在橙色页岩切片上，研究人员可以观察到清晰的身体结构和解剖细节。它们有胡须、眼睛、鼻孔、有关节的鳃弓、相对较宽的鳃裂、分支动脉、脊索、间脑和后脑、嗅球、视神经束、肌肉纤维、简单消化道、背鳍和尾巴结构。这些特征表明海口蠕虫可能是一种原始脊椎动物。这一发现表明脊椎动物早在寒武纪大爆发时就已经出现了。

由于没有预料到发现脊椎动物出现得这么早，陈等人在这方面没有做好充分的准备。当时，他们驻扎在野外，很难查阅文献，也没有流行的网络。传真机是他们手中最好的通讯设备。幸运的是，陈正在与*清华大学教授李佳伟合作，李佳伟当时是台中自然科学博物馆的馆长，该馆拥有完整的资料。陈联系李佳伟，请他传真最系统的脊椎动物书籍。于是，李嘉伟把整本书传真给了陈，而研究人员则查阅资料，撰写学术论文。

论文递交给《自然》杂志后，陈刚刚在云南澄江主持召开了动物起源国际会议。在大会开幕式上，陈特意为做了一个海口蠕虫状的蛋糕。“可以看出，当时我们对海口蠕虫研究论文的发表很有信心，并认为大自然肯定会接受它。”果然，这篇论文没多久就被《自然》杂志接受了。

1999年12月，《自然》杂志发表了由陈、黄、李佳伟联合撰写的论文，发表了海口蠕虫的研究成果。

陈等人对海口蠕虫的研究结果表明，脊椎动物的进化始于5.2亿年前。这些保存完好的化石展示了包括人类在内的脊椎动物远祖的生动“肖像”。这一发现被一些外国科学家称赞为“人类重塑地球生命史的惊人成就”。

回顾新世纪之交

从那以后，陈与美国科学家和其他人合作进一步研究海口蠕虫。

过去，人们认为脊椎动物的头化和内骨架是同时完成的。然而，海口虫的大脑结构表明，脊椎动物的进化是从头状进化开始的，即脊椎动物的祖先在大约1亿年前的寒武纪早期开始头状进化，然后逐渐完成内部骨化和脊椎进化。

毫无疑问，所有现代脊椎动物都有脊椎和头骨。科学界曾认为脊椎动物的主要特征是脊椎或头骨，但海口蠕虫有原始的脊椎，但没有复杂的头骨。可以看出，在脊椎动物的初始阶段，脊椎和头骨的显著特征还没有最终完成。那么，最原始的脊椎动物的主要特征是什么？

在海口蠕虫研究的基础上，陈等提出了“神经嵴动物”的新概念，认为神经嵴的有无是区分无脊椎动物和脊椎动物的关键特征。海口蠕虫有鳃弓，陈推测它们也有咽肌，这是神经嵴细胞的衍生结构。

神经嵴是脊椎动物胚胎发育的过渡结构。当神经管建立时，它是神经管和表皮之间的纵向细胞区。脊椎动物与其他动物如此不同的原因是，它们的许多特征与头部有关，包括头盖骨和特殊的眼睛和耳朵，而头部的形状在很大程度上是由神经嵴细胞决定的。

“神经嵴动物”的观点也得到国际学术界的认可。海口蠕虫具有神经嵴衍生的结构，这再次为其从无脊椎动物向脊椎动物的飞跃提供了有力的证据。

包括人类在内的脊椎动物何时起源，它们最早的祖先是什么，一直是科学家们关心的话题。人体包含许多我们仍然不知道的秘密。例如，我们身体中的脊椎。我们怎么会突然出现蠕虫状无脊椎动物的脊椎骨？失去了什么重要的进化联系？由于回答了这些重要问题，海口虫化石的研究引起了学术界的关注。

在发现海口蠕虫的早期，西北大学的舒德干教授也在茅天山发现了比海口蠕虫更先进的海口鱼。这些化石都表明脊椎动物的多样性早在寒武纪就已经出现了。这些研究使人们对寒武纪大爆发有了更深的了解，当时不仅出现了罕见的虾和蠕虫等奇怪的生物，还出现了影响当今的脊椎动物陈对说:

这样，随着人类迈向新世纪，由于海口蠕虫等化石标本的出现，我们能够再次回头，探索人类祖先的原始痕迹。

《中国科学新闻》(2017-08-18，第五版文化)