“剛開始每年去清江兩三次，只要聽說水位下降，河床露出來了，我們就去開采化石，不論刮風下雨，即使下雪也不例外。”論文第一作者傅東靜副教授回憶道。

　　采集化石的過程異常艱辛。工人要用撬杠撬出來1立方米大小的石塊，科研人員用地質錘順著頁巖的層面劈，一邊劈一邊看，直到找到化石，然后是整理、編號、打包……再把挖掘的化石背出山，帶回實驗室。

　　在實驗室里，每一塊標本都要在顯微鏡下進行前期修復，使用掃描電鏡揭示化石的超微結構以及元素組成，再對化石進行高精度三維立體掃描……

　　就這樣，他們在湖北大山的“石海”中搜尋，找出了兩萬多枚化石標本。

　　科研上的突破是在2014年取得的重要進展。那時，團隊已經采獲了上萬塊化石。經過無數次分析、比較、研究，團隊終于做出了這樣的判斷：這是一個能夠揭示寒武紀大爆發(fā)時期動物門類多樣性及其演化進程的重要化石寶庫。

　　談到對“清江生物群”的命名，傅東靜說，一方面是因為化石埋藏地是在清江與丹水河的交匯處。“更重要的一個原因，是希望清江生物群與云南澄江生物群日后能夠成為享譽世界的‘中國兩江生物群’。”

　　90%對1%

　　科學家對“寒武紀生命大爆發(fā)”的探索

　　“寒武紀生命大爆發(fā)”被稱為古生物學和地質學上的一大“懸案”。

　　在距今5.4億年的早寒武世，地球生命演化史上出現(xiàn)了一次規(guī)模最大、影響最深遠的生物創(chuàng)新事件。在不到地球生命發(fā)展史1%的時間里迅速創(chuàng)生出了90%以上的動物門類。寒武紀地層突然出現(xiàn)了門類眾多的無脊椎動物和最古老的脊椎動物——“天下第一魚”昆明魚目化石。但是，在更為古老的地層中，長期以來沒有找到其明顯的祖先化石，這一現(xiàn)象被稱作“寒武紀生命大爆發(fā)”，簡稱寒武紀大爆發(fā)。

　　該如何解釋在如此短的時間內突然涌現(xiàn)出如此之多的動物門類？一直困擾著學術界。于是，寒武紀大爆發(fā)與生命起源、智能起源等一起被列為“六大自然科學難題”。

　　“要破解寒武紀大爆發(fā)的奧秘，需要找到可靠的化石實證。而布爾吉斯頁巖型化石庫則是探索寒武紀大爆發(fā)的最佳窗口。”傅東靜說。

　　布爾吉斯頁巖型化石庫，最早在1909年發(fā)現(xiàn)于加拿大落基山脈寒武紀中期的布爾吉斯頁巖中，并因此命名。百余年來，這類化石庫在全球各地已發(fā)現(xiàn)50余個，其中加拿大布爾吉斯頁巖生物群和1984年發(fā)現(xiàn)的我國云南澄江生物群最為著名，成為“理想的頂級研究目的地”。

　　“清江生物群正是頂級的布爾吉斯頁巖型化石庫。后續(xù)挖掘、研究與保護將有可能為探索寒武紀大爆發(fā)這一重大科學難題提供多方面科學依據。”傅東靜說。

　　據介紹，對清江生物群已經采集到的大量珍貴化石標本中的4351件進行初步研究后，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。而且，清江生物群中軟軀體生物居多，已發(fā)現(xiàn)的后生動物屬中，85%不具有礦化骨骼，絕大多數為水母、?？葲]有骨骼的“基礎動物”。

　　更令科學家驚喜的是，清江生物群的化石形態(tài)保真度很高，各類群動物保存栩栩如生，動物的眼睛、神經、內臟等軟體組織和器官的形態(tài)結構清晰可見。

　　生物統(tǒng)計學的“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已知所有寒武紀軟軀體化石庫。

　　“清江生物群的特色和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在新屬種比例最高、后生動物相對多樣性最大、軟軀體生物類群最多、化石形態(tài)保真度最優(yōu)、原生有機質的埋藏保存最好，具有難以估量的研究潛力。”傅東靜說。

　　國外的專家也非常認同中國科學家的研究成果。“(清江生物群)化石豐富度、多樣性和保真度世界一流，科學價值巨大。后續(xù)研究將有望填補我們對于寒武紀大爆發(fā)的認知空白并解決動物門類起源演化方面一系列科學問題。”艾莉森·戴利說。

　　已知和未知

　　“三幕式寒武紀大爆發(fā)假說”和更多奧秘

　　近年來，西北大學早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團隊在中國科學院院士舒德干的帶領下，對澄江生物群及寒武紀大爆發(fā)進行了長期探索，取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新成果。

　　團隊在達爾文提出的地球生命呈“樹形演化”猜想基礎上，通過數十年的研究與實證，提出了“三幕式寒武紀大爆發(fā)假說”，勾勒出了寒武紀生命大爆發(fā)分三階段依次創(chuàng)生了基礎動物、原口動物、后口動物三大枝系的“動物大樹”的基本輪廓，進而首次構建了完整的早期動物譜系樹框架圖。

　　“隨著日后研究工作的展開和深入，清江生物群將為‘早期動物譜系樹’到底在哪里分叉，在哪里開枝散葉，找到更多生物進化的直接證據。”舒德干院士說。

　　清江生物群距離澄江生物群化石產地1050公里。“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、位于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(fā)時期動物門類爆發(fā)式出現(xiàn)的鼎盛時期。兩者的科學研究價值具有很強的互補性。”論文通訊作者張興亮教授說。

　　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(huán)境，代表了不同生態(tài)環(huán)境下的全新生物群落。“這一點從其超過半數以上的新屬種可以證實。因此，清江生物群后續(xù)的大規(guī)模發(fā)掘，將為發(fā)現(xiàn)和探索新的軀體構型和新的動物門類提供第一手材料。”張興亮說。

　　更令中國科學家感到“幸運”的是：目前全球兩個保真度最高的布爾吉斯頁巖型化石庫——布爾吉斯和澄江，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，其樣本已無法用于深入開展埋藏學研究。而在清江生物群發(fā)現(xiàn)的軟軀體化石，奇跡般地以原生碳質薄膜形式保存了原始的有機質。

　　因此，不僅在古生物學研究領域，清江生物群的發(fā)現(xiàn)，對于進化生物學、系統(tǒng)發(fā)生學以及埋藏學、古生態(tài)學、地球化學等交叉學科前沿研究方向，也具有非常特殊的價值。

　　“清江生物群將為開展埋藏學和地球化學研究，進而開展深入的古環(huán)境研究提供理想素材。困擾學術界多年的動物軟體結構特殊埋藏機制問題，或將在清江生物群得到破解。”張興亮說。

　　可以期待，隨著交叉學科研究的推進，中國的清江生物群會帶給我們更多：生發(fā)更多的問題，破解更多的奧秘……

　　據新華社