2018北京图书博览会:"澄江动物群"化石为什么会引起科学界的极大关注

大约5.4亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了。这对于进化论是一个挑战，就连提出进化论的达尔文本人对此也倍感疑惑。但本人认为，寒武纪的物种大爆发，仍然符合达尔文的进化论。
虽然在寒武纪有五十多门的动物出现，但事实上，由于它们的生活环境都大致相同，都是在海洋当中，不会形成差别较大的生殖隔离，它们的形体的构成应当很相像，而且它们的生活习性差别应当也不大；并且，就已发现的化石分析，从这些动物的组织来看，几十门的差异并不太大；还有，化石并的记录不完整，还没有找到中间体的证据，也许，在寒武纪大爆炸前，有很漫长的进化期，这时期的地质记录已毁，或者寒武纪时期是保存化石的最好时期，因此并不能肯定，这些物种都是自己突然出现的，它们很可能是由同一种或几种生物进化而来，只不过他们的化石没有保存下来或没有找到。因此，寒武纪的物种爆发实际上规模并不大。
在生命形成的初期，首先出现的是绿色植物类。当时地球上有大面积的海洋，海洋中有大量的藻类，因此，海水中的含氧量比现在高得多。这给生命创在了一个良好的环境。对于早期的动物来说，它们有足够的氧气，也有足够的食物。而对于生物来说，氧气会加速生命的衰老，因为，氧气是促使细胞分裂的重要因素之一，而细胞的不断分裂与分化导致的DNA的不断分裂，是生命衰老的原因。从而物种的每代之间的间隔变短，进化因此加快，并且，寒武纪中的“一瞬间”，只得并不是短短的几分钟或几天的时间，而指的是几百万甚至几千万年的时间，这么长的时间对于当时进化速度极快的生物来说，形成几十个物种已经足够了。
在早期的地球上，还没有形成像今天一样的大气层，因此，一些来自外界的辐射光波没有阻挡，直接射向地表，加速了变异。我们知道，辐射能将DNA切碎，从而对DNA造成毁灭性的伤害。目前发现的生物中，有很多微生物能抵抗强度很高的辐射，这是因为它们在受到辐射而基因受损后，其修复组织回历，其修复基因恢复到原来的状态。研究证明，微球菌能像实验室里的DNA复制机器一样合成处与断裂片断互补的复制品，然后将这些片断连接起来，重建DNA的完整序列，并大规模的修复自身的DNA，而人类只能有限的修复和复制自身的DNA。这是由于人类出现在臭氧层完全形成以后，而细菌在臭氧层成形以前就开始繁衍了。可想而知，寒武纪的生物对DNA的修复能力应该很强，但是在DNA的重建过程中，很容易发生变异，因此物种不断增多。再加上前文所谈到的物种进化速度加快，寒武纪的物种大爆发也就出现了。
从以上看来，寒武纪的物种爆发是由于当时的物种变异率比现在高，进化的速度比现在快。因此，“大爆发”还是符合进化论的

“澄江动物化石群”1984年7月首先发现于中国云南澄江县而得名，该发现被国际科学界称为“20世纪最惊人的发现之一”和“古生物圣地”。20年来，中科院南京地质古生物研究所的科学家对澄江动物化石库进行了多次大规模的考察和系统发掘，采集了数以万计的珍稀化石标本，进行了深入细致的综合研究，《澄江动物和寒武纪大爆发》等项目研究荣获“中科院自然科学特等奖”等多项荣誉。

“澄江动物化石群”1984年7月首先发现于中国云南澄江县而得名，该发现被国际科学界称为“20世纪最惊人的发现之一”和“古生物圣地”。20年来，中科院南京地质古生物研究所的科学家对澄江动物化石库进行了多次大规模的考察和系统发掘，采集了数以万计的珍稀化石标本，进行了深入细致的综合研究，《澄江动物和寒武纪大爆发》等项目研究荣获“中科院自然科学特等奖”等多项荣誉。

据澄江古生物站助理研究员李歌军介绍，云南东部早寒武纪的澄江动物群，以软体化石的罕见保存为特色，是一个举世闻名的化石宝库。现已识别的动物群化石共有120多种，该动物群再现了距今5.3亿年前海洋生物的真实面貌，充分显示出寒武纪、早寒武纪时期的生物的多样性，将绝大多数动物的演化追溯到寒武纪开始，为揭示地球早期生命演化——“寒武纪大爆发”的奥秘提供了极其珍贵的证据。

澄江生物化石群

侯先光

1984年7月1日在云南澄江县帽天山首次发现了现已闻名于世的澄江动物化石群，并立即进行了大规模系统采集。在1984年和1985年的野外地质调查中发现，澄江生物化石群分布广泛，在滇东地区下寒武统筇竹寺组玉案山段中的泥质岩层中均有发现，其时代为寒武纪早期，距今约5.3亿年前。虽经5亿多年的沧桑巨变，这些最原始的各种不同类型的海洋动物软体构造保存完好，千姿百态，栩栩如生，是目前世界上所发现的最古老、保存最好的一个多门类动物化石群；生动如实地再现了当时海洋生命壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球早期生命起源、演化、生态等理论提供了珍贵证据。澄江动物化石群的发现，引起世界科学界的轰动，被称为“20世纪最惊人的发现之一”。

1 澄江生物化石群的内容

澄江生物化石群出现于寒武纪生物大爆发时期，除了低等植物藻类外，大量代表现生各个动物门类的动物同时出现。也就是说，大多数现生各动物门类代表在澄江生物化石群中都有其发现。而在寒武纪之前，除了分散的海绵骨针外，还没有出现过这些动物。

1．1 藻类

藻类为最简单最古老的植物，现分布于世界各地，海、淡水中及潮湿地区，都可见其踪迹。澄江生物化石群包括大量的藻类化石，它们常富集在岩层面上保存，其特征多为不分枝的粗、细不同的丝状体，极少类型呈螺旋状体。

1．2 多孔动物门

也称海绵动物门，属于最原始的多细胞动物，整个身体是由内、外两层细胞构成，固着水底生活，体型多样，均属辐射对称型。澄江生物化石群中海绵动物十分丰富多彩，至少包括20个不同属种，分属于六射海绵纲和普通海绵纲。

1．3 刺胞动物门(腔肠动物门)

真正的后生动物的开始，组织分化上比多孔动物更进一步，有了神经和原始肌肉细胞。澄江生物化石群中现已发现2属2种，分属于海葵类和栉水母类。

现生线形虫动物体呈长线形，大多数种类幼虫营寄生生活，成虫生活在水中。线形虫是澄江生物化石群中最常见的种类之一，体呈细长的圆筒状，有3属3种。

1．5 鳃曳动物门 鳃曳动物均为海生，分为吻、躯干和尾部。在澄江化石中发现了4属4种。

1．6 动吻动物门

现生动吻动物体小，呈圆筒形，身体分节，口在前端，骨板构造环绕口部。澄江化石中的动吻动物也称奇虾类动物，体大，体长可达1m，是当时海洋中的宠然大物。澄江化石中的动吻动物也被认为是节肢动物的一个分枝，但它们的口部及附肢构造完全不同于节肢动物。至少4属4种存在澄江生物化石群中。

1．7 叶足动物门

它包括现生的有爪类，也称栉蚕，有的也把它归入节肢动物门的有气管亚门原气管纲，全为陆生，仅分布于南半球少数地区。至少6属6种存在澄江生物化石群中，其类型的多样性令科学界大为吃惊。

1．8 腕足动物门

主要为保存肉茎的舌形贝类，是目前世界上保存最好的具肉茎腕足类化石。通过和现代舌形贝之比较，显示出该类动物在漫长的历史长河中进化的极端保守。在澄江化石中目前发现了4属4种。

1．9 软体动物门 是以现已绝灭的软舌螺动物为代表，澄江化石中有4属4种。

1．10 节肢动物超门，裂肢动物门节肢动物是澄江生物化石群中最为庞大的一类，40属40种已被描述，分属于3个超纲。单肢类没有被发现。

1．11 棘皮动物门 仅报道1属1种。

1．12 分类位置不定类群 目前有12属12种由于研究程度不够，还不能置于现生的各动物门中，包括水母状化石，云南虫，火把虫等。

2 澄江生物群化石意义

以前所知道的最老的保存软体的生物群是中寒武世的加拿大布尔吉斯页岩生物群，它比早寒武世寒武纪大爆发要晚1000多万年。因此，加拿大布尔吉斯页岩生物群不可能指出地球上最老的动物都是些什么。我们对寒武纪生物大爆发所产生的生物及生物群落结构所知甚微。在现代的海洋中，70％以上的动物种和个体实际上都是由软组织构成的，因而极少有形成化石的可能。那么寒武纪生物大爆发时是不是也会产生如此众多的软躯体动物？澄江生物群的发现，使我们如实地看到了地球海洋中最古老的动物原貌；才使我们认识到，自寒武纪生物大爆发时，地球海洋中就生活着纷繁众多，生态各异的动物；绝大多数地层中保存的硬骨骼化石误导了我们对早期生命的认识。例如叶足动物门的有爪动物，现在只生活在南半球的少数陆地地区。澄江动物群告诉我们，有爪动物在寒武纪大爆发时不但存在，其形态还出乎意料地比现代有爪动物更加丰富多彩。

澄江动物群化石保存在细腻的泥岩中，动物的软体附肢构造保存精美，且呈立体保存。构造细节能比较容易地在显微镜下用针尖揭露出来。通过澄江化石的研究，我们完全能够修正某些同类生物群原先的研究错误观点。如动吻动物门的大型奇虾类动物，具有100余年的研究历史，过去一直把此类动物认为是无腿的巨大怪物。澄江生物群不但存在在这类动物，而且保存好，类型多，我们研究从根本上改变了原来的观点。加拿大布尔吉斯页岩叶足动物门的怪诞虫的研究，科学界一直把它作为不可思议的奇形怪物。澄江同类化石的研究，证明原来的研究成果是背、腹倒置。如果没有澄江动物群，我们对这些动物的认识永远是一个谜。

节肢动物是动物界中最庞大的一类，但是关于节肢动物的原始特征以及各类群之间的关系，科学界对其了解很少。以往所发现的化石，多是节肢动物的外骨骼，而解决节肢动物的分类，论述其演化关系，关键构造是腿肢。保存好的腿肢在化石中很少发现。因此关于寒武纪节肢动物的系统分类处于一个混乱状态。通过澄江节肢动物的研究，对节肢动物分类关系和原始特征有了一个清楚的认识。澄江节肢动物具有一个非常原始的体躯分化，例如现代虾大约有18个不同类型的体节，而澄江节肢动物仅仅有3或4个。这充分展示了随着漫长时间的推移，节肢动物体节特化而行使不同功能的演化趋势。澄江生物群中，双瓣壳节肢动物多种多样，小者1mm左右，大者可达100mm以上，许多种类保存有完美的软体附肢。研究证实，相似壳瓣却包裹着十分不同的软体和附肢。因此它们的壳瓣不能作为分类和相互关系的依据，壳是趋同演化的结果。同是双瓣壳节肢动物，它们可以分属于不同的超纲。因此，澄江生物群为我们研究早期生命起源、演化提供了宝贵证据。

澄江生物群向人们展示了各种各样的动物在寒武纪大爆发时立即出现，现在生活在地球上的各个动物门类几乎都已存在，而且都处于一个非常原始的等级，只是在后来的演化中，各个不同类群才演化为一个固定模式。如现在所有昆虫的头部体节数量都是一样的，而原始的节肢动物类群头部体节的数量变化则相当大(从1节到7节)。从形态学的观点来讲，早寒武世动物的演化要比今天快得多。新的构造模式或许能在“一夜间”产生，门和纲一级的分类单元特征所产生的速度或许就如我们认为种所产生的速度一样地快。而达尔文认为，较高级的分类范畴是生物种级水平演化变化慢慢堆积的结果，依次达到属、科、目、纲和门级水平。这并不意味着达尔文是不正确的，由于受当时科学条件束缚，但是其理论是不全面的。自然选择很大程度上是一个稳定选择，这种选择有可能阻碍着演化。另外，正如在现生的昆虫和植物中所遇到的情况，新种或许通过单个或少数几个突变就可以形成，实际上杂交种却难于产生。在寒武纪，新门(例如腕足动物门)通过不同器官在成长速度中，通过简单的转换就可以产生，以致于成年个体能够保存祖先幼虫的滤食生活方式。这个过程在几百年或几千年内就可以形成、产生新门。澄江动物群给我们提供的生物高级分类单元快速演化的证据(突变)是我们在教科书中所读不到的。

澄江生物群给我们提供了一个完整的最古老的海洋生态群落图，这种生态群落之前我们的认识几乎是一片空白。现在，我们不仅能知道在寒武纪大爆发时产生了哪些动物，我们还能初步了解不同动物的生活方式和食性。澄江动物群或许还能帮助我们了解寒武纪生物大爆发中生物演化的原因，以及诱发这种大爆发的理由。

自《生物学通报》1999年第12期

1984年7月1日在云南澄江县帽天山首次发现了现已闻名于世的澄江动物化石群，并立即进行了大规模系统采集。在1984年和1985年的野外地质调查中发现，澄江生物化石群分布广泛，在滇东地区下寒武统筇竹寺组玉案山段中的泥质岩层中均有发现，其时代为寒武纪早期，距今约5.3亿年前。虽经5亿多年的沧桑巨变，这些最原始的各种不同类型的海洋动物软体构造保存完好，千姿百态，栩栩如生，是目前世界上所发现的最古老、保存最好的一个多门类动物化石群；生动如实地再现了当时海洋生命壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球早期生命起源、演化、生态等理论提供了珍贵证据。澄江动物化石群的发现，引起世界科学界的轰动，被称为“20世纪最惊人的发现之一”。
“寒武纪大爆发”是一个令达尔文都感到困惑的问题，在人们普遍认同达尔文进化论的今天，全面揭示并合理解释“寒武纪大爆发”的真实面貌、探索众多动物门类起源的难题仍然摆在人们面前。现在也没有任何一个动物门或亚门的起源得到公认性的解决，它们都在等待真实可靠的生物学信息丰富的早期化石记录提供直接证据。澄江动物群正是人们期盼已久的、探索生命源头奥秘的最佳科学窗口。
根据寒武纪开始时痕迹化石和小壳化石的突然多样性和复杂性，“寒武纪大爆发” 的理论在澄江动物群发现之前就已提出，但对‘寒武纪大爆发’所产生的动物及动物群落结构特征所知甚微，即使著名的加拿大布尔吉斯页岩动物群化石也比‘寒武纪大爆发’晚1000多万年，不能回答寒武纪初期海洋中具体有什么生命。而澄江动物群的地质时代正处于“寒武纪大爆发”时期，它让我们如实看到5．3亿年前动物群的真实面貌，各种各样的动物在“寒武纪大爆发”时期迅速起源，立即出现，现在生活在地球上的各个动物门类几乎都已同时存在，而不是经过长时间的演化慢慢变来的。它将动物多样性的历史前推到寒武纪早期。
澄江动物群的发现和研究引起国际社会的强烈关注。一位英国皇家科学院院士认为澄江动物群“永远是科学的大厦”；《纽约时报》则评论这是“20世纪最惊人的发现之一”；美国《科学新闻》的评价更为形象：“在地球早期黑暗中探索生物的起源，久追不得其解而绝望的古生物学家，对这些全新的化石证据无比欢欣鼓舞。”这个项目的完成人已发表论文90多篇，其中在国际著名杂志《自然》和《科学》上发表论文14篇

澄江动物化石群位于澄江县城东5千米的帽天山。1984年7月1日, 中国科学院南京地质古生物研究所侯行光研究员在该区工作时首先发现了娜罗虫及其他化石,从而揭开了埋藏地下5.7亿年的“澄江动物化石群”的面纱。

这一化石群的发现，轰动了国际科学界，被誉为“世界近代古生物研究史上所罕见”、“20世纪最惊人的科学发现之一”.它与澳大利亚的"伊迪卡拉动物化石群",加拿大的“伯吉斯动物化石群”并列为“地球早期生命演化实例的三大奇迹”。

1992年2月2日，联合国教科文组织将澄江动物化石群列为全球地质遗迹遴选名凹中东亚优先 甲等第四号，“澄江动物化石群”堪称“国宝”，是云南乃至全国、全人类的宝贵财富。

“澄江动物化石群”1984年7月首先发现于中国云南澄江县而得名，该发现被国际科学界称为“20世纪最惊人的发现之一”和“古生物圣地”。20年来，中科院南京地质古生物研究所的科学家对澄江动物化石库进行了多次大规模的考察和系统发掘，采集了数以万计的珍稀化石标本，进行了深入细致的综合研究，《澄江动物和寒武纪大爆发》等项目研究荣获“中科院自然科学特等奖”等多项荣誉。

据澄江古生物站助理研究员李歌军介绍，云南东部早寒武纪的澄江动物群，以软体化石的罕见保存为特色，是一个举世闻名的化石宝库。现已识别的动物群化石共有120多种，该动物群再现了距今5.3亿年前海洋生物的真实面貌，充分显示出寒武纪、早寒武纪时期的生物的多样性，将绝大多数动物的演化追溯到寒武纪开始，为揭示地球早期生命演化——“寒武纪大爆发”的奥秘提供了极其珍贵的证据。