◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇ 梦回寒武纪 撰文/邢立达 绘图/张宗达 资料提供/中科院南京地质古生物研究所 陈均远 《中国科学探险》2004-08   寒武纪生命大爆发,是生命进化史上发生最为迅速、规模最为宏大、影响最 为深远的一次绝无仅有的演化革新事件,从在寒武纪之前4千万年开始进化出一 大堆千奇百怪的动物,小至几毫米,大至数米,地球一下变得热闹起来它们有的 就是现代动物的祖先。   毫无生气的暗黄色滩涂外,是一片绿得发蓝的平静海水。潮湿的海风吹过, 海面上泛起阵阵涟漪。在水下几米深的地方,阳光尚能透过,水体散射出一片绸 缎般柔和的光芒,笼罩在各种奇特动物的身上。突然,海水变得浑浊起来,一只 两米多长的奇虾甩动尾巴,突然加速,搅起了一团泥沙。追逐与逃遁并没有持续 很久,很快,它的大螯里多了一只还在挣扎的海怪虫。   持续了几个月的暴风雨停息后,海岸上的泥流沿着倾斜的海底斜坡缓缓流过, 所经之处仿佛给海床盖上了一层厚厚的棉被,好多生物都被盖在下面。   海水一次次地变得浑浊,活跃一时的生物都被埋葬在越来越厚的泥砂中,变 成了化石。当它们再次沐浴阳光,已经是5亿多年以后了。   远处传来的采石炮声把周桂琴的思绪拉回现实。目力所及,太古时代的万顷 碧波已经变成了亚热带的苍翠山峦。不远处的帽天山下,裸露的岩石几乎被破碎 的黄橙色页岩碎片铺满,这是古生物工作者披沙拣金的结果。正是在那里,她发 现了澄江的第一枚奇虾化石。现在,山麓笼罩在一片薄雾般的粉尘中。附近几个 磷矿正日以继夜地采掘,裸露的采掘坑、川流不息的卡车与世界闻名的古生物化 石产地构成一组奇怪的混响。只有高耸的帽天山岿然不动,仿佛这片嘈杂中最低 沉的音符。   而在20年前,这里还是一片静谧。1984年7月1日,34岁的侯先光在这儿得到 了一个改变他一生的惊人发现。“那是一个星期天的下午,在一位村民的帮助下, 我选择在帽天山西坡的一条剖面开始工作。谁能料想,半小时内,连着发现了两 块奇异化石。真是太幸运了!我一天的疲劳当时一下子全没了。”侯先光于是更 加卖力地在石片中寻找。   突然,一块栩栩如生的化石出现在湿漉漉的岩石劈开面上,这是一个有软体 组织的化石。“那一刻地球万物仿佛都凝固了,血液流动也停止了,西面的太阳 刚好照在湿润的岩石剖面上,好像是个活生生的动物在水里飘游。”现在已经成 为云南大学教授的侯先光回忆起当时的情景还是激动不已。要知道,这可是他研 究生毕业两年后的第一次独立野外工作。   他在当天的工作日记中写道:“加拿大叶虾层类型化石的重大发现。”这块 保存了软体附肢的化石是一个长尾纳罗虫,曾在加拿大布尔吉斯动物群中出现过。 那一天采集到的化石还有保存软体的林乔利虫、大型双瓣壳节肢动物鳃虾虫、腕 足动物日射水母贝等。帽天山页岩显然比布尔吉斯页岩还要古老1000多万年,侯 先光立即意识到这可能是古生物学界的一个重大发现。   第二年,他和导师张文堂教授将这一动物群命名为“澄江动物群”。从此云 南澄江作为研究寒武纪生命大爆发的圣地开始为人所知。   生命短促的人类很难想象200万年有多长,更不必说上亿年的时光了。就在 这“短短的”200万年里,生命树的枝丫一下子繁盛起来。脊椎动物的老祖先就 在那时候出现了。   地球诞生至今已有46亿年的历史,在它最初形成的10亿年里,地表正在冷却 中,没有生命存在的迹象。最早的单细胞生物出现在距今35亿年前的海洋中,在 往后的近30亿年里,它们几乎是唯一的生命形态。然而,在距今5.3亿年前的寒 武纪时代,绝大多数多细胞动物在200万年内迅速出现了——之所以说“迅速” 是因为相对于长达35亿年的地球生命进化史而言,这是极为短暂的时间。   “如果把35亿年压缩成24小时,那么200万年,不过是一天中的l分钟那么长 ——在世不过百年的人很难理解地质学上的时间度量。我们也是要拼命培养这种 悠长的时间感。就拿这块海口虫来说,地表裸露的大部分岩石都没有它年龄大。” 在中科院澄江古生物研究站,陈均远拿着一块5亿3千万年前的海口虫化石,不禁 发出了这样的感慨。   这块化石的年龄如此古老,老得让人几乎无法理解。构成这块岩石的原子, 在地球的婴儿时期便已聚集,甚至还经历过大陆的分裂与重组。如果将一年的光 阴想象成一米长的绳子,那么你需要一条相当于地球到月亮距离一倍半的绳子, 才能代表这块化石的年岁。   更为奇妙的是,如此古老的动物竟然具备脊椎动物才有的一些特征。在陈教 授的指点下,我从目镜里看到了位于头部两侧的眼睛,还有心脏和动脉。视觉是 动物最早发展出的高级感官,而在海口虫化石上发现的嗅觉神经和鼻孔构造表明 动物至少在5.3亿年前就可以“闻到气味”了,可惜它还是“聋子”,没有进化 出听觉系统。   “虽然有这么多相似之处,但是海口虫还不能算是真正的脊椎动物。”陈均 远指指自己的头说。“我们用‘神经脊动物’来命名这个类群,以此囊括脊椎动 物的祖先和脊椎动物。”神经脊动物分为“原有头类”和“真有头类”两种,云 南虫和海口虫属于原有头类;鱼类、鸟类、恐龙和人类都属于真有头类。“我们 的这个头可不是白长的啊,脑的结构越复杂,处理信息越多,动物趋利避害的本 领就越强。”   在脊椎动物的祖先粉墨登场之时,其他物种也在不断演化中。如果说脊椎动 物门是动物界中最复杂的门类,那么节肢动物则是人丁最兴旺的一门。我们熟知 的蜘蛛、蟹、蚊子、蜈蚣乃至已绝灭的三叶虫都是其门下的成员。现生的节肢动 物至少有100多万种,占现生物种数的75%。虽然它们的数量大得惊人,但是其起 源的线索却少得可怜。   今年3月,陈均远发表了关于海口虾的研究成果,提出节肢动物螯肢亚门的 远祖也能追溯到寒武纪。   这枚在昆明海口发现的海口虾的化石乍看起来并不起眼,它不到两指宽(4 厘米)的身段竟然繁衍出如此繁茂的族群,令人啧啧称奇。海口虾有一对前侧眼 ——这令它拥有很好的视力。而13个背甲就像一副铠甲保护着内部柔软的机体。 从它侧眼下面伸出了长长的螯,使它得以舞动双钳在海洋中须爪戟张。想想它的 另一个后代 ——蝎子,你会感慨5亿年的沧海桑田在这一物种身上仿佛没有留下 太多痕迹。   如果说,澄江动物群揭示了寒武纪生命大爆发的“华彩乐章”,那么,生命 爆发的“序曲”是怎样的,生命究竟为何会在寒武纪大爆发?贵州瓮安动物群或 许可以给出答案。   无需仔细端详自己的双手,你也知道它们是左右对称的。何止双手,连我们 的整个身体、乃至所有现生动物的身体都是左右对称的。这种看似简单的对称性 从何而来?今年6月,陈均远和他的国内外同事在美国《科学》杂志宣布——最 早的两侧对称动物至少存在于5亿8 千万年前。这种被命名为“小春虫” (Vernanimalcula)的古老物种可能也是当今世界上大多数动物的祖先。   “它生存的年代正是地质史上寒冷的‘雪球时代’刚刚结束时,叫它‘春虫’ 有严冬刚刚过去、早春悄然而至的寓意。而它非常之小,只有0.2毫米大,所以 冠以‘小’字。”陈均远解释如此命名的缘由。类似扁平头盔的“小春虫”虽然 还不到两根头发丝宽。但在显微镜可以分辨出它的口、内部器官以及其它结构。   动物的进化大概经历了三个主要阶段,从躯体的不对称到辐射对称,再到两 侧对称。只有跃进两侧对称阶段,才可能形成复杂的神经系统和器官结构,使动 物的运动机能大大提高。因此,两侧对称是从低级动物通向包括人类在内的高级 动物的至关重要的一环。   “小春虫正好是这一历史性转折的关键一点。”陈均远把握十足地告诉我们。 早在1998年,他和同事们就在比澳大利亚埃迪卡拉化石群更为古老的含磷地层中 发现了远古动物的卵、胚胎、幼虫和成体动物化石,并将这个位于中国贵州省瓮 安县境内的5.8亿年前的动物化石群称之为“瓮安动物化石群”。   瓮安动物群化石保存在距今5.8亿年前的含磷地层中,是前寒武纪全球性大 冰期之后最早的浅海含磷地层记录。作为重要的生命元素,磷使海洋展现勃勃生 机。这些磷酸盐化化石成为探索远古生命历史最珍贵的史料。瓮安动物群不仅十 分古老,其保存完善的程度也和澄江动物群不相上下,在采集到的5万块化石中, 不少动物卵和胚胎的形态细节都一清二楚。   近些年来,越来越多的古生物学家对“生命大爆发”这一“突变”理论产生 了怀疑。一些科研人员借助发现的实物得出结论,寒武纪之前,地球上就已存在 多细胞动物。但动摇“寒武纪大爆发”理论还缺乏统一的、具有说服力的论据。 怀疑者必须证明,发现了有两侧对称身体结构的多细胞动物,而且它们的内脏系 统也已发展得相对完备。现在,正是在这一点上,陈均远他们实现了突破。此次 “贵州小春虫”的出现时间比澄江动物群早了4000多万年。这到底是偶然的个例, 抑或是新理论诞生的序曲?   质疑者也大有人在,瑞典自然历史博物馆的本格森甚至认为,这次在瓮安发 现的“生物组织结构”未必来源于动物。它们也可能是矿物表层同简单有机物死 去后巧合结合在一起留下的痕迹。而含有这种痕迹的化石在中国西南地区并不罕 见。   对此,陈均远的态度显得很平静。他说:“科学是在不断的怀疑与反驳中前 进的。澄江动物群研究近20年方有小成,瓮安动物群的研究才开始没几年,要下 结论为时尚早。”   很多问题还有待回答:“5.8亿年的胚胎及其微细结构如何惟妙惟肖地保存 下来?为何目前发现的成体化石都很小?在寒武纪之前是否曾存在微型动物世界? 为什么早期动物始终长不大?”陈均远说,“我们好像在解释一本天书。”   即便是寒武纪生命大爆发本身也有许多谜题有待解决。是什么原因使得早期 寒武纪世界能够激发这样的生命“爆发”?古生物学家为此做出了大量的猜测: 或许是大气中积累了足够的有利于呼吸作用的氧;可能全球环境变化有利于后生 动物的生存;海洋化学物质的变化积累了大量的磷酸盐,使得软体动物有可能演 化出保护性的骨骼;生态学理论及其动物相互捕食关系的理论对此也做出了解释。   虽然存在这么多种不同的声音,但有一点是大家一致认可的——“寒武纪澄 江动物群,作为研究早期生命演化的样本,将永远是科学的大厦。”而未来“瓮 安大厦”的地基,显然也已经打好了。 (XYS20040826) ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇