梦回寒武纪——5亿年前的生命之歌
生命大爆发,是生命记录史上发生最为迅速、规模远的一次绝无仅有的演化革新事件.从寒武纪之前大堆千奇百怪的动物,小至几毫米,大至数米,地封有的就是现代动物的祖先。夏原图在毫无生气的暗黄色滩涂外,是一的平静海水。潮湿的海风吹过,海面漪。在水下几米深的地方,阳光尚能超射出一片绸缎般柔和的光芒,笼罩在荦的身上。突然,海水变得浑浊起来,一的奇虾甩动尾巴,突然加速,搅起了一逐与逃遁并没有持续很久,很快,它白一只还在挣扎的海陉虫。
持续了几个月的暴风雨停息后,疆沿着倾斜的海底斜坡缓缓流过,所经芙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“沙中淘金”的结果。正是在那里,她发现了澄江的第一块奇虾化石。现在,山麓笼罩在一片薄雾般的粉尘中。附近几个磷矿正夜以继日地采掘,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陉的混响。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多年前,这里还是一片静谧。1984年7月1日,34岁的侯先光正是在这里发现了改变他一生的古生物化石。
“那是一个星期天的下午,我在一位村民的帮助下再次来到了帽天山,选择西坡的一条剖面开始工作。谁能料想,在半小时内,连着发现了两块奇异化石。我一天的疲劳顿时消失,更加卖力地闷头劈开石片。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。那一刻地球上的万物都凝固了,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漂游。”现在已成为云南大学教授的侯先光回忆起当时的J清景还是激动不已。地球诞生至今已有46亿年,但它最初形成的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5.3亿年前的寒武纪时代,绝大多数多细胞动物在两百万年内迅速出现了。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,那么两百了亍年不过是一天中的一分钟那么长。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。就拿这块海口虫化石来说,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5.3亿年前的海口虫化石,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。”“你看它的神经索前端膨大,有了脑的雏形。”陈教授指点着化石照片说,“这说明脊椎动物脊椎的产生历经了漫长的演化过程,以海口虫为代表的神经索的出现是这一演化最重要的起点。”“即便有这么多相似之处,海口虫也不能算是脊椎动物,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。神经脊动物下面再分为"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。”陈均远指指自己的头说。
比起脊椎动物的远祖海口虫“以智取胜”,与它同时代的软体动物更像是押对了宝。这些原始动物“选择”了碳酸钙作为自己外壳的主要材料。从此它们在外壳的保护下多子多孙,瓜蒂绵延,历经多次生物大灭绝的考验,直到今天仍然人丁兴旺,并且留下了大量精美的化石。
1987年以来,陈均远和他的同事在澄江及其附近地区陆续采集了10000多块化石,部分地还原了寒武纪生命世界的模样,海口虾是他们在云南的最新发现。
大多数人面对蜘蛛时都会感到害怕。这种恐惧是人类天生的习性.可以追溯到几百万年前非洲的古猿被毒蜘蛛咬伤的经历。不过比起蜘蛛祖先的身世来,人类这点历史也算不了什么。在脊椎动物的祖先粉墨登场之时,其他物种也在不断演化。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成员。现生的节肢动物至少有100多万种,占已知现生物种数的"75%!虽然它们的数量大得惊人,但其起源的线索却少得可』冷。
2004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。
这块在昆明海口发现的海口虾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,你一定会感慨: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?2004年6月,陈均远和他的国内外同事在美国斛学》杂志上宣布--最早的两侧对称动物至少存在于5.8亿年前,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。
类似扁平头盔的“小春._02"虽然还不到两根头发丝宽,但在显微镜下仍可分辨出它的口、内部器官以及其他结构。”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、早春哨然而至的寓意。而它又非常之小,只有o.2毫米大,所以冠以"小"字。“陈均远解释如此命名的缘由。
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“正好出现在这一历史陛转折的关建点。
早在1998年,陈均远等人就在比澳大利亚埃迪卡拉动物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。
瓮安动物化石群保存在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,磷不仅使海域一片生机勃勃,还起到将有机体磷酸盐化成为化石并长期保存的作用。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,其保存的完善程度也与澄江动物群不相上下,动物卵和胚胎的形态细节都一清二楚。
“小春虫”的发现在科学界激起了巨大波澜。有专家认为.该化石发现的最大意义在于挑战了“寒武纪生命大爆发”理论。
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,但要动摇“寒武纪生命大爆发”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-个偶然个例,还是又一新理论诞生的序曲?瑞典自然史博物馆的本格森甚至认为,这次发现的“生物组织结构”未必来源于动物,它们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,陈均远平静地说:“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。”其实,“寒武纪生命大爆发”本身也有许多谜题有待解决:什么原因使得寒武纪早期世界能够激发这样的生命“爆发”?古生物学家为此做了大量的猜测: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I生的骨骼;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。寒武纪生命大爆发寒武纪这个名称是沿用日本译名,是根据英国北威尔士山的古拉丁文名称Cambria而命名,那里是科学家们最早发现这种岩层的地方。在5.4亿年前的寒武系(5.7亿~5.1亿年前的一个地质时代)岩层中,绝大多数多细胞动物(大约有50个门,包括几乎所有现生生物的祖先)在几百万年内迅速出现了。这表明,在5.3亿年前的地球上,生命发生了一次大规模的演化事件,多细胞动物突发性地在海洋中出现,而且迅速发展出形体多样、构造复杂的类型,这一事件被认为是生物演化史上的“宇宙大爆炸”,古生物学家们将之称为“寒武纪生命大爆发"。
龙啸中原一发现河南“自垩纪公园”
长久以来,恐龙专家最期望做到的,一是填补恐龙发现地点的空白,二是弄清恐龙的进化关系和灭绝原因。在华夏大地上。除了台湾和福建两地之外,恐龙已经被证实遍存于各省与地区:东起山东半岛,西达天山之巅,北至内蒙古的戈壁荒漠与黑龙江的白山黑水,南到亚热带的云南与广东。2006--2007年,经过古生物专家的艰辛发掘、研究,终于在河南白垩系地层发现了两个物种丰富的恐龙化石群.使河南一跃成为继云南、四川、辽宁、新疆、内蒙古之后的恐龙大省.一个精妙的”白垩纪公园“正在我们眼前渐渐露出真容。
河南的”白垩纪公园“是一个源起于”龙骨“的故事。当地老百姓几代人以来,都将龙骨作为贴补家用的药材来售卖.而这些龙骨对古生物学家而言.却是一笔无价之宝。
刷净泥土,打碎,在无烟的炉火上或坩埚内煅红,再放凉,碾碎,这是传统中医制药中”煅龙骨“的过程。龙骨,以质坚体轻、吸湿力强者为佳,被认为有镇惊安神、敛汗固精、止血涩肠等功效。而随着现代科学的发展,古生物学家们已经认清,龙骨的主要成分为碳酸钙和磷酸钙,实为古代哺乳动物如象类、犀牛类、三趾马等的骨骼化石。发现于100多年前的甲骨文,就是来源于这些被当作中药的龙骨。
河南的”白垩纪公园“也是一个源起于龙骨的故事。
故事发生在汝阳。汝阳县位于河南省西部,洛阳市东南部,是中国古代纵横家鼻祖鬼谷子的故里,也是名酒杜康的原乡。
在汝阳县的刘店、三屯乡一带,当地老百姓几代人以来,都将龙骨作为贴补家用的药材来售卖,这种零散的小规模采挖迄今至少已经持续了50年以上,然而令当地百姓失望的是,汝阳的龙骨石化程度已经很高,药用价值并不高。他们将化石挖出后砸成碎块,只能挑有空洞、有吸附f生的部分出售,其余则全部丢掉。而据了解,1斤龙骨也就能卖7角钱。当地老百姓绝对想象不到的是,被他们扔掉或低价出售的龙骨,对古生物学家而言,却是一笔无价之宝。