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西北大學科研團隊發現寒武紀「清江生物群」 進化古生物學獲重大突破

時間:2019-03-22 15:10:20來源:大公網

西北大學清江生物群成果發布會現場(受訪者供圖)

  大公網3月22日訊(記者李陽波 西安報道)寒武紀大爆發與生命起源、智能起源等共同被國際科學界列為「六大自然科學難題」。3月22日,中國西北大學舉行發布會對外宣布,歷經12年的考察和研究,該校早期生命與環境創新研究團隊在中國宜昌長陽地區清江與丹江河的交匯處,發現了距今5.18億年的寒武紀特異埋藏軟軀體化石庫,並命名為「清江生物群」,這也是進化古生物學界又一突破性發現。該最新研究成果已於北京時間3月22日凌晨,以《華南早寒武世布爾吉斯頁岩型化石庫——清江生物群》為題在《科學》(Science)雜誌發表。

  將為研究早期生命演化關鍵環節和過程提供新證據

  

清江生物群發現的化石(受訪者供圖)

  據了解,對于古生物學研究者來說,要破解寒武紀大爆發的奧秘,除了基於理論的科學猜想,更需要找到可靠的化石實證。1909年發現的布爾吉斯頁岩型化石庫,是目前最完美的、可解密寒武紀大爆發與動物門類起源的研究對象。百餘年來,此類化石庫在全球各地已發現50餘個,但僅有加拿大布爾吉斯頁岩生物群(化石庫)和1984年發現於我國雲南省的澄江生物群成為了「理想的頂級研究目的地」。

  據西北大學早期生命與環境創新研究團隊傅東靜副教授介紹,此次發布的清江生物群擁有突出的特色和優勢,具有難以估量的研究潛力。首先新屬種比例最高,在4351件化石標本中,已分類鑒定出109個屬,其中53%為此前從未有過記錄的全新屬種;其次,后生動物相對多樣性最大,根據生物統計學「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;第三,軟軀體生物類群最多,已發現的109個后生動物屬中,85%不具有礦化骨骼,且絕大多數為水母、海葵等沒有骨骼的動物;第四,化石形態保真度最優,各類群動物保存栩栩如生,軟體組織和器官的形態結構清晰可見;第五,原生有機質的埋藏保存最好。

清江生物群中發現的此前從未有過記錄的全新屬種(受訪者供圖)

  科研團隊指出,清江生物群除了能夠找到更多新的動物門類,揭示全新的生物組合面貌,特別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。此外,清江生物群化石主要以原生碳質薄膜形式保存,未經明顯的成岩作用和風化作用改造。而布爾吉斯和澄江化石庫,在埋藏之后分別經歷了高溫變質、風化作用等嚴重的地質改造,其樣本已無法用於深入開展埋藏學研究。因而這裏不僅將為開展埋藏學和地球化學研究,進而開展深入的古環境研究提供理想素材,同時困擾學術界多年的動物軟體結構特殊埋藏機制問題,或也將在清江化石庫得到破解。

  逐步解決動物門類起源等深層次科學問題

清江生物群模擬復原圖(受訪者供圖)

  據悉,此前,以中科院院士舒德干領軍的西北大學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,在全球首次構建了完整的早期動物譜系樹框架圖。傅東靜表示,通過已開展的研究發現,清江生物群中雙胚層輻射對稱的動物占主導,刺胞動物身體構型分異度高,蛻皮動物類群中極其罕見的動吻動物繁盛,再加上許多形態奇異的嶄新物種。隨着研究的展開,清江生物群將為「早期動物譜系樹」到底在哪裏分叉,在哪裏開枝散葉,找到更多生物進化的直接證據。

舒德干院士(前排左二)與傅東靜(前排右二)及學生交流(受訪者供圖)

  此外,當今地球上的動物界共有38個門,仍有18個現生動物門類尚未在寒武紀找到化石代表。在過去的35年間,古生物學家曾在澄江生物群的研究中找到了許多動物門類的最早化石記錄。而此次發現的清江生物群距離澄江生物群化石產地1050公里,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,清江生物群生活于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,清江生物群后續的大規模發掘,將為發現和探索新的軀體構型和新的動物門類提供第一手材料。

西北大學早期生命與環境創新研究團隊考察中(受訪者供圖)

  目前,該團隊在已有研究基礎上,將對清江生物群開展包括古生物學、地層學、古生態學、沉積學、化石埋藏學、地球化學在內的多學科綜合研究,逐步解決動物門類起源與寒武紀大爆發的深層次科學問題。

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