揭示“寒武纪大爆发”的秘密

  已知地球生命大约具有38亿年甚至更早的演化历史,但为什么我们熟知的、类似人类自己这种既可以运动、又可以捕食的复杂生命(多细胞动物)直到距今5.4亿年前才开始在地球上爆发式出现?这是自1859年达尔文进化论代表作《物种起源》问世以来一直困扰科学界的重大科学谜题。该现象被称为“寒武纪大爆发”。最近,由中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员带领的一个国际小组在国际著名地学期刊《地质学》(Geology)杂志上发表了关于寒武纪大爆发研究的最新成果,揭开了谜底:寒武纪大爆发起始于前寒武纪末期,生物之间有逐渐过渡的演化过程。

  依据目前发现的化石资料,学界的基本共识是,前寒武纪末期发生了一次全球性的生物大灭绝事件,这次大灭绝事件与全球海洋一次巨大的碳同位素负异常事件在时间上相吻合。因而,这次生物大灭绝事件被认为是由地球环境异常变化引起的,这种认识同样支持了寒武纪大爆发的突发性,使得寒武纪大爆发之谜变得更加扑朔迷离。

  朱茂炎带领课题组多年来一直从事寒武纪大爆发的综合研究。他告诉记者,在他看来,前寒武纪与寒武纪生物群之间的不连续性和寒武纪大爆发的突发性可能是由于地质记录不完整造成的。“因为全球各大陆前寒武纪与寒武纪的地层之间几乎都存在一个巨大的‘不整合面’,也就是说前寒武纪与寒武纪之间的地质记录具有明显的缺失。要想破解寒武纪大爆发之谜,必须寻找前寒武纪和寒武纪地层记录最连续的地质剖面开展工作。”

  “我们依据中国华南的研究经验和大量的文献调研,认为俄罗斯西伯利亚东部边远地区的尤多马河上游可能具有前寒武纪和寒武纪连续地层剖面。”朱茂炎说,为此,他和南京古生物所赵方臣研究员联合俄罗斯和英国同行,与西伯利亚本地猎人组成了一个联合科考小组,在尤多马河上游无人区开展了详细的地质剖面研究和系统采样。

  朱茂炎研究员向记者展示了几块他们从俄罗斯远东西伯利亚地区采集回来的化石,通过显微图,他告诉记者,“这是典型的前寒武纪化石,叫做‘克劳德管’,有意思的是,在这个化石附近,还有寒武纪时期的典型化石‘阿纳巴管’,它们混生在一起,说明寒武纪生物群与前寒武纪晚期埃迪卡拉纪生物群之间具有逐渐过渡的演化关系。”

  这一新的研究成果打破了目前关于寒武纪大爆发的既有认识,寒武纪大爆发并不是在寒武纪早期突发性发生的,而是开始于前寒武纪,由此认为此前所谓的前寒武纪末期生物大灭绝事件是由于地质记录不完整所造成的假象。寒武纪生物群与前寒武纪晚期埃迪卡拉纪生物群之间具有逐渐过渡的演化关系,寒武纪之初全球性剧烈的碳循环异常环境事件与寒武纪大爆发的关系并不明显。