澄江动物群与“生物大爆炸”

帽天山虫

受传统进化学说的影响,许多人以为,时间越早,生命形式越简单。一句话,在五六亿年前的地球上不会有什么高级动物。这种认识可是大错特错啦!随着澄江动物群的发现,全世界都对中国的发现目瞪口呆。

20世纪末,在云南澄江地区发现了一批非常特殊的古生物。经鉴定,这些化石是生活在距今5.3亿年前寒武纪早期的生物,是地球上非常古老的、原始的生命记录。按理说,这些生物应该是低等的、简单的,形态上也应该是很不起眼的。但随着标本的不断采掘,一批出乎人们意料的、非常有价值的化石展现在世人面前。

尽管这些化石比较脆弱,大部分还都没有硬化骨骼,仅仅由软组织组成,然而,经过专业技工的耐心修复,那些灵活的触须、有力的獒钳、柔软的躯体、坚固的背甲等全部再现。一个个结构精细,栩栩如生的生物闪亮登场。这5万余块化石标本,按照生物学的分类,是归属于40余个门、130多属、约200种的独特生物。它们在世界其他地方还从未被发现过,人们是第一次看到它们靓丽的身影。

抚仙湖虫

水母状生物 ——伊尔东缽

来自10多个国家的50多位古生物学家对澄江动物群进行了20余年的不懈研究,发现这批化石包括海绵动物、腔肠动物、腕足动物、软体动物和节肢动物等,还有很多鲜为人知的珍稀动物及形形色色的、超出现有动物分类体系的不知名种类,只能以发掘地来命名,如抚仙湖虫、帽天山虫、云南虫、昆明虫,等等。由于这批珍贵的化石发现在云南省东部的澄江地区,便理所当然地被命名为澄江动物群,并被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”。

然而,如此伟大的发现却让科学家们悲喜交集,喜的是澄江动物群为古生物研究提供了极有价值的材料,悲的是澄江动物群给科学界出了道大难题:它否定了达尔文进化论,成为投向进化论的一支锋利标枪。

以往,人们以为寒武纪的生物种类很少,海洋里主要生活着三叶虫等,很长一段时间以来,还片面地把寒武纪称做“三叶虫的世界”。而澄江动物群的出现冲破了人们固有的认识,它的生物组成如此复杂多样,现今生存的各种动物,都能在澄江动物群找到其先驱代表。因此,科学界形象地把澄江动物群称为“生物大爆炸”。古生物学家们都记得,以往曾在加拿大布尔吉斯页岩中找到过一些寒武纪早期的古生物,当时人们还津津乐道。但那些化石和中国澄江动物群相比真是小巫见大巫啦。在这次“生物大爆炸”之后,寒武纪海洋中具有硬壳的无脊椎动物如雨后春笋般地出现。它们对海洋的占领,使当时的生物界出现前所未有的欣欣向荣,也带来了生物从无壳到有壳这一进化历程中的重大飞跃。可以想象,在寒武纪之前,地球上一片荒寂,海洋中的生物寥寥无几,只有到了寒武纪,地球才呈现出繁荣兴旺的面貌。寒武纪应该是地球生物发生变革的重要台阶。

一个问题引申而来,达尔文进化论提出生物从简单演化到复杂,从低等演变到高等的进化模式,而澄江动物群的出现没有遵从这一模式,它使人们知道,自寒武纪早期起,地球海洋中就生活着纷繁众多、生态各异的动物大家族。这无疑是对达尔文进化论的挑战。例如,在澄江动物群中有一种身长约2米的大型食肉动物奇虾类,我们不妨戏称它“奇侠”。它有一对带柄的巨眼,一对分节的、用于快速捕捉猎物的巨型前肢,还有美丽的大尾扇和一对长长的尾叉。“奇侠”虽不善于行走,但能快速游泳。25厘米直径的巨口可掠食当时任何大型的生物,它的口中还有环状排列的外齿,足以对付那些有外甲保护的海洋生物。按照达尔文进化理论,在寒武纪不可能出现“奇侠”,因为“奇侠”是一种攻击能力很强的食肉动物,处于演化的高级阶段。

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寒武纪

为了对漫长的地球发展历史进行划分,地质学家把地史分成古生代、中生代、新生代等时间单位,每个“代”再分成“纪”,如寒武纪、奥陶纪、志留纪等。寒武纪是古生代的第一个纪,始于5亿7千万年前,延续了约5300万年。寒武纪对我们来说是十分遥远而陌生的,那个时期地球海洋、陆地的特征完全不同于今天,是地球上现代生命开始出现、发展的重要时期。

这些问题还有待人们进行深入的研究。无论如何,澄江动物群的发现给了科学家许多启示,为我们提供了一幅完整的最古老的海洋生态群落图。在此之前,我们对这种生态群落、食物链的认识几乎是一片空白。现在,我们不仅能知道在地球演化早期产生了哪些动物,我们还能初步了解到当时生物的生活方式和食性,以及它们之间相互的关系等。而生物进化的模式,也会通过不断的认识描绘得更清晰。中国澄江动物群的发现,初步揭示了寒武纪生物大爆发中生物演化的原因,通过澄江动物群我们可以重新审视地球早期面貌,由此看到生命的曙光。

经过精心修复,澄江动物群的化石细节带给我们许多惊喜。图为抚仙湖虫的原头构造

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进化论奠基者达尔文

达尔文是19世纪英国博物学家,进化论的奠基人。他以博物学家的身份,参加了当时英国派遣的环球航行和科学考察,在动植物和地质方面进行了大量的观察和研究,出版了震动当时学术界的《物种起源》。他在书中用大量资料证明形形色色的生物不是上帝创造的,而是在遗传、变异、生存斗争和自然选择中,由简单到复杂,由低等到高等不断发展变化的,从而提出了生物进化学说。

在海洋中悠然自得。伊尔东缽复原图,注意有微网虫攀附在它们身上

延伸阅读

布尔吉斯页岩逊位

布尔吉斯页岩是加拿大的一套地层,这套地层中保存有非常古老的软体生物化石。在澄江生物群发现之前,人们普遍认为世界上最古老的生物就是产于加拿大寒武纪中期布尔吉斯页岩里的生物群,但它比寒武纪生物大量涌现晚了1000多万年。因此,布尔吉斯页岩生物群不可能全部揭示地球上最老的动物类群的面貌。而产生于寒武纪早期的中国的澄江生物群一经发现,就被戴上了“地球上最老的动物类群”的桂冠,布尔吉斯页岩动物群不得不逊位。

寒武纪前传

澄江生物群引发了寒武纪的生物大爆炸,一时间,海洋中生存着形形色色的生物。那寒武纪之前怎样呢?科学家把寒武纪之前的漫长地质时代称做前寒武纪。在前寒武纪的大约40亿年里,地球母亲在默默地孕育着她的生灵。在距今约33亿年,地球上出现了古老的细菌和微生物(化石产于南非);在距今约30亿年,海洋中出现大量藻类(代表化石是叠层石);距今15亿年前,真核细胞形成;距今7亿年前,出现低等多细胞生物(代表化石是澳大利亚的伊迪卡拉动物群)。进入寒武纪以后,地球才真正被无脊椎动物占据,生命的发展和演化就是如此的漫长。