进化古生物学重大突破——西北大学80后女科学家Science发文：发现寒武纪“化石宝库”

原标题：进化古生物学重大突破——西北大学80后女科学家Science发文：发现寒武纪“化石宝库”

【环球网综合报道】北京时间3月22日凌晨，《科学》(Science)杂志发表了西北大学早期生命与环境创新研究团队张兴亮、傅东静等人的最新研究成果《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》，首次在国际上公布了该团队在中国宜昌长阳地区清江与丹江河的交汇处，发现了距今5.18亿年的寒武纪特异埋藏软躯体化石库，并命名为“清江生物群”。这是进化古生物学界又一突破性发现。

清江生物群模拟图

《科学》杂志同期刊发了题为“寒武纪化石宝库”的专家评论。国际著名古生物学家Allison C. Daley评价：“清江生物群是令人震惊的科学发现!其化石丰富度、多样性和保真度世界一流，科学价值巨大。后续研究将有望填补我们对于寒武纪大爆发的认知空白并解决动物门类起源演化方面一系列科学问题。”

傅东静老师(马骞摄影)

张兴亮和外国专家

出生于1982年的傅东静副教授是该论文的第一作者，张兴亮教授为通讯作者，西北大学是论文第一完成单位。这是由中科院院士舒德干领衔的西北大学早期生命与环境创新研究团队自1996年以来在《自然》(Nature)、《科学》(Science)上发表的第14篇研究论文。

进化古生物学的突破性发现

寒武纪大爆发与生命起源、智能起源等共同被列为“六大自然科学难题”。而要破解寒武纪大爆发的奥秘，除了基于理论的科学猜想，更需要发现恰当的科学观察窗口——化石库，以找到可靠的化石实证。

寒武纪全球软躯体化石产地分布图

对古生物学者而言，最完美的、可解密寒武纪大爆发与动物门类起源的研究对象，莫过于布尔吉斯页岩型化石库。相较于常见的类似保存着脊椎动物骨骼的硬体化石库，布尔吉斯页岩型化石库不仅可以保存动物骨骼以外的组织、器官等软体形态，更可以保存诸如水母、海葵等软躯体生物。该类型的化石库能够最大程度地还原寒武纪生物群原本的、完整的组合面貌，为探寻寒武纪大爆发的演化模式和强度以及构建动物生命树的基本结构提供绝佳的化石记录。

布尔吉斯页岩型化石库最早在1909年发现于加拿大落基山脉寒武纪中期的布尔吉斯页岩中，并因此命名。该化石库长期在古生物学和进化生物学研究中“独领风骚”。百余年来，此类化石库在全球各地已发现50余个，但按照化石保存质量的优劣及化石物种多样性的高低等标准来看，仅有加拿大布尔吉斯页岩生物群(此处生物群可等同理解为化石库)和1984年发现于我国云南省的澄江生物群成为了“理想的顶级研究目的地”。云南澄江生物群发现35年来，已在数十万件化石标本中发现了超过280个物种，研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科学期刊，成为我国唯一化石地世界自然遗产。

此次发现的清江生物群，在4351件化石标本中，已分类鉴定出109个属，其中53%为此前从未有过记录的全新属种。生物统计学“稀疏度曲线”分析显示，清江生物群的物种多样性将有望超过包含布尔吉斯和澄江在内的全球已知所有寒武纪软躯体化石库。

傅东静介绍，“清江生物群的特色和优势，体现在新属种比例最高、后生动物相对多样性最大、软躯体生物类群最多、化石形态保真度最优、原生有机质的埋藏保存最好等五个方面，具有难以估量的研究潜力。”

显然，位于中国宜昌的清江生物群，在《科学》刊发文章的这一天，就向全球昭示，这里将成为开展寒武纪生命大爆发研究最理想的顶级“化石宝库”。

拥有无限可能的“化石宝库”

如今地球上的动物界共有38个门，在寒武纪生命大爆发时期的化石中，已发现20个现生的动物门类和6个已灭绝的动物门类，但仍有18个现生动物门类尚未在寒武纪找到化石代表。在过去的35年间，古生物学家曾在澄江生物群的研究中找到了许多动物门类的最早化石记录。

新物种

清江生物群距离澄江生物群化石产地1050公里，张兴亮介绍，“生物地层学研究显示，清江生物群和澄江生物群是同时代的、位于不同古地理位置的生物群。二者都距今约5.18亿年，处在寒武纪生命大爆发时期动物门类爆发式出现的极盛时期。两者的科学研究价值具有很强的互补性。与澄江生物群相比，清江生物群生活于远离海岸的较深水环境，代表了不同生态环境下的全新生物群落，这一点从其超过半数以上的新属种可以证实。因此，清江生物群后续的大规模发掘，将为发现和探索新的躯体构型和新的动物门类提供第一手材料。”

在新的化石产地，除了能够找到更多新的动物门类，不断丰富物种多样性外，全新的生物组合面貌的揭示，尤其是具有创新身体结构的重要生物类群的发现，将为研究早期生命演化的关键环节和过程提供新的证据。

以中科院院士舒德干领军的西北大学地质学系早期生命与环境创新研究团队在达尔文提出的地球生命呈“树形演化”猜想基础上，通过数十年的研究与实证，勾勒出了寒武纪生命大爆发时基础动物、原口动物、后口动物三大枝系演化“大树”的基本轮廓，进而在全球首次构建了完整的早期动物谱系树框架图。

“通过我们已开展的研究发现，清江生物群中双胚层辐射对称的动物占主导，刺胞动物身体构型分异度高，蜕皮动物类群中极其罕见的动吻动物繁盛。此外，我们还发现了许多形态奇异的崭新物种。随着研究的展开，清江生物群将为‘早期动物谱系树'到底在哪里分叉，在哪里开枝散叶，找到更多生物进化的直接证据。”傅东静说。

不仅在古生物学研究领域具有突出的价值，清江生物群的发现，对于进化生物学、系统发生学以及埋藏学、地球化学等交叉学科前沿研究方向，也具有非常特殊的价值。

动物的系统发育、营养动力以及关键进化特征的出现等问题研究，依赖于发现更多的软体结构和更优质的形态保存，如内脏、鳃条、脊索、神经组织、心血管系统等等，然而众所周知，这些都属于埋藏上高度不稳定的组织器官。到底是怎样特殊的埋藏机制，才使得布尔吉斯页岩型化石库能够保存软体结构？这一疑问至今在学术界争论不休。