清江生物群

2019年3月22日，陝西省西安市西北大學舉行重大科研成果發布會，會上發布了該校早期生命與環境創新研究團隊張興亮、傅東靜等人在宜昌長陽地區發現了距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫，命名為“清江生物群”。

基本介紹

• 中文名：清江生物群
• 地點：中國宜昌長陽地區清江與丹江河交匯處

正式發現

2019年3月21日提起證明寒武紀生命大爆發存在的化石群，人們會想到雲南澄江生物群和加拿大布爾吉斯頁岩化石庫，但今後也許會多出一個：來自中國湖北的清江生物群。

中美研究人員21日在美國《科學》雜誌上發表論文宣布，他們在湖北發現寒武紀生命大爆發時期的一個新生物群——清江生物群，將為研究地球動物門類起源和早期演化提供重要科學依據。

基本概況

在宜昌長陽地區發現的清江生物群形成於5.18億年前的早寒武紀時期。5.4億年前後，地球在較短時間內湧現出一系列與現代動物形態基本相同的動物門類，被稱為寒武紀生命大爆發。清江生物群與上世紀八十年代發現的雲南澄江生物群同處於動物門類爆發式起源演化的極盛時期。

研究人員在清江生物群中已發現108個後生動物屬，其中先前未有描述的新發現屬種占53%，軟軀體生物種類比例高，85%不具有礦化骨骼，絕大多數為水母、海葵等無骨骼動物。

清江生物群與澄江生物群具有很強的互補性，澄江生物群也以軟軀體生物化石為主，但兩個生物群的生存環境不同，屬種組成也有差異。澄江生物群生活於離海岸較近的淺水環境，而清江生物群生活於遠離海岸的較深水環境。

清江生物群的化石形態保真度不亞於加拿大布爾吉斯頁岩化石庫和澄江生物群。澄江生物化石經歷了強烈的風化作用，生物原來的有機質沒有保留下來。相比之下，清江生物群的化石未經強烈的成岩作用和風化作用改造，以有機碳質薄膜的形式保存下來，是開展埋藏學、地球化學和古環境學研究的理想素材。

瑞士洛桑大學古生物學家艾莉森·戴利在同期刊發的評論文章中說，這是一個“令人震驚”的發現，“清江生物群的寶藏為探索寒武紀生命大爆發時期古生物環境條件如何影響生態結構及演化驅動因子提供了令人興奮的機會”。

詳細資訊

達爾文時代以來，困擾古生物學界的“懸案”

被稱為古生物學“懸案”的寒武紀生命大爆發，自達爾文時代以來就一直困擾著學術界。它仍與生命起源、智慧型起源等共同被列為“六大自然科學難題”。

在學術界，大約5.42億年前到5.3億年前被認為是寒武紀的開始時間。據了解，這2000多萬年時間內，寒武紀地層突然出現了門類眾多的無脊椎動物化石，而在早期更為古老的地層中，長期以來卻一直沒有找到明顯的祖先化石。這一現象被稱作“寒武紀生命大爆發”，簡稱“寒武紀大爆發”。

要破解寒武紀大爆發的奧秘，除了基於理論的科學猜想，更需要發現恰當的科學觀察視窗——化石庫，以找到可靠的化石實證。對古生物學者而言，最完美的、可解密寒武紀大爆發與動物門類起源的研究對象，莫過於布爾吉斯頁岩型化石庫。

原因何在？相較於常見的、類似保存著脊椎動物骨骼的硬體化石庫，布爾吉斯頁岩型化石庫不僅可以保存動物骨骼以外的組織、器官等軟體形態，更可以保存諸如水母、海葵等軟軀體生物。

因此，這一類型的化石庫能夠最大程度還原寒武紀生物群原本的、完整的組合面貌，為探尋寒武紀大爆發的演化模式和強度，以及構建動物生命樹的基本結構提供絕佳的化石記錄。

1909年，布爾吉斯頁岩型化石庫在加拿大落基山脈寒武紀中期的布爾吉斯頁岩中被最早發現，並因此命名。在古生物學和進化生物學研究中，該化石庫長期“獨領風騷”。

100餘年來，此類化石庫在全球各地已發現50餘個。但是，按照化石保存質量的優劣，及化石物種多樣性的高低等標準來看，僅有加拿大布爾吉斯頁岩生物群和1984年發現於我國雲南省的澄江生物群成為“理想的頂級研究目的地”。

頂級“化石寶庫”，已鑑定的半數以上為全新屬種

雲南澄江生物群發現至今35年，在數十萬件化石標本中已發現超過280個物種。相關研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科學期刊，成為我國唯一化石地世界自然遺產。

與之相比，此次發現的“清江生物群”更加引人矚目：在4351件化石標本中，已分類鑑定出109個屬種，其中53%為此前從未有過記錄的全新屬種。

生物統計學“稀疏度曲線”分析顯示：清江生物群的物種多樣性，將有望超過包含布爾吉斯和澄江在內的全球已知所有寒武紀軟軀體化石庫。

西北大學副教授、成果論文第一作者傅東靜介紹，清江生物群的特色和優勢體現在“新屬種比例最高、後生動物相對多樣性最大、軟軀體生物類群最多、化石形態保真度最優、原生有機質的埋藏保存最好”等5個方面，“具有難以估量的研究潛力，它將成為開展寒武紀生命大爆發研究最理想的頂級‘化石寶庫’。”

擁有無限可能的“化石寶庫”

如今，地球上的動物界共有38個門。在寒武紀大爆發時期的化石中，人類已經發現了20個現生的動物門類和6個已滅絕的動物門類，但仍有18個現生動物門類尚未在寒武紀找到化石代表。

過去的35年間，古生物學家曾在澄江生物群的研究中找到許多動物門類的最早化石記錄。“清江生物群距離澄江生物群化石產地1050公里。”西北大學教授、論文通訊作者張興亮介紹：生物地層學研究顯示，清江生物群和澄江生物群是同時代的、位於不同古地理位置的生物群。

“二者都距今約5.18億年，處在寒武紀生命大爆發時期動物門類爆發式出現的極盛時期，兩者的科學研究價值具有很強的互補性。”與澄江生物群相比，清江生物群生活於遠離海岸的較深水環境，代表了不同生態環境下的全新生物群落。因此，清江生物群後續的大規模發掘，將為發現、探索新的軀體構型，以及新的動物門類提供第一手材料。

不僅如此，全新的生物組合面貌的揭示，尤其是具有創新身體結構的重要生物類群的發現，將為研究早期生命演化的關鍵環節和過程提供新的證據。

早在此前，以中科院院士舒德乾領軍的西北大學早期生命與環境創新研究團隊，在達爾文提出的地球生命呈“樹形演化”猜想基礎上，經過數十年研究實證，勾勒出了寒武紀大爆發時基礎動物、原口動物、後口動物三大枝系演化“大樹”的基本輪廓，在全球首次構建了完整的早期動物譜系樹框架圖。