武汉科技馆生命展厅(寒武纪生命大爆发)

长江日报融媒体3月29日讯 生物进化有一条规律,就是形态级别愈高,进化就愈快。随着“寒武纪”的来临,生命之火逐渐形成燎原之势。

寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)被称为古生物学和地质学上的一大悬案,自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约5亿4200万年前到5亿3000万年前,在地质学上被认为是寒武纪的开始时间,寒武纪地层在2000多万年时间内突然出现门类众多的无脊椎动物化石,而在早期更为古老的地层中,长期以来没有找到其明显的祖先化石的现象,被古生物学家称作"寒武纪生命大爆发",简称"寒武爆发"。这也是显生宙的开始。

在广阔的海洋里,不仅生活着细菌、蓝细菌以及单细胞、群体细胞或多细胞植物,生活着单细胞动物和海绵、腔肠动物、蠕虫等多细胞无脊椎动物,而且还生活着体壁由三胚层构成的动物,它们是越来越高等的无脊椎动物,如苔藓动物、腕足动物、软体动物、节肢动物和棘皮动物等。它们有的在水中漂浮,有的固着海底或在海底爬行,生物爆发式繁荣昌盛的局面开始出现。

中国云南澄江生物群、加拿大布尔吉斯生物群和凯里生物群构成世界三大页岩型生物群,为寒武纪地质历史时期的生命大爆发提供证据。

达尔文在《物种起源》中提到了这一事实,并大感迷惑。他认为这一事实会被用作反对其进化论的有力证据。但他同时解释到,寒武纪动物的祖先一定是来自前寒武纪动物,是经过很长时间的进化过程产生的;寒武纪动物化石出现的"突然性"和前寒武纪动物化石的缺乏,是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。

这就是至今仍被国际学术界列为"十大科学难题"之一的"寒武纪生命大爆发"。 依照传统和经典的生物学理论,即达尔文生物进化论认为,生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长的演变过程,这一过程是通过自然选择和遗传变异两个车轮的缓慢滚动逐渐实现的,中国的科学家通过古化石研究向这一权威理论提出了挑战。

在国际上被誉为"20世纪最惊人的发现"之一的澄江生物群,就为探索"寒武纪生命大爆发"的奥秘开启了一扇宝贵的科学之窗。1984年7月1日,"澄江生物群"在云南省澄江县首次被发现,这一多门类动物化石群动物类型众多,且十分珍稀地保存了动物软体构造,首次栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征,以丰富的生物学信息为"寒武纪大爆发"研究提供了直接证据。

经过多年的努力,中国在有关"寒武纪大爆发"的古生物学研究方面已在国际上取得了领先地位。不久前,从事"澄江生物群"研究的中科院南京地质古生物所陈均远研究员、云南大学侯先光教授和西北大学舒德干教授共同领衔的"澄江生物群与寒武纪大爆发"项目因在早期生命演化研究中取得重大突破,荣获了国家自然科学奖一等奖。

中国的科学家们对"澄江生物群"的不断挖掘发现和深入系统研究,探索了脊椎动物、真节肢、螯肢和甲壳等动物的起源,证实了现生动物门和亚门以及复杂生态体系起源于寒武纪早期,挑战了自下而上倒锥形进化理论模型,为自上而下的爆发式理论模型提供了化石证据。现已描述的澄江生物群化石共120余种,分属海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等十多个动物门以及一些分类位置不明的奇异类群,此外,还有多种共生的海藻。

通过研究丰富的化石信息,科学家们为揭示"寒武纪大爆发"的谜团提出了种种假说。陈均远研究员提出寒武纪生物突变具有极明显的自发性进化行为的设想;舒德干教授提出"寒武纪暖水与冷水两大古生物地理分区"的假说等。但如今还没有一个清晰、证据确凿、令人信服的解释,科学家们也在继续致力于实地考察和研究,以求早日完全解开"寒武纪大爆发"的谜底。

【编辑:陈智】