西北大学发现 5 亿年前化石库「清江生物群」，能否帮助破解寒武纪生物大爆发之谜？
最近，来自西北大学的一个重大发现——“清江生物群”（Qingjiang biota）——横空出世，将我们带回了那个令人着迷的寒武纪生命大爆发时期，大约发生在 5.41 亿年前。这个位于中国湖北清江北岸的化石库，以其前所未有的保存完好程度和丰富多样的物种，为我们提供了窥探生命演化关键时刻的绝佳窗口。那么，这个珍贵的化石宝库，究竟能否帮助我们破解那个困扰科学界许久的“寒武纪生命大爆发”之谜呢？我们不妨深入探究一番。
什么是寒武纪生命大爆发？
首先，我们得先理清这个“寒武纪生命大爆发”到底是怎么回事。简单来说，就是在寒武纪（大约 5.41 亿至 4.85 亿年前）这个地质时期相对短暂的时间跨度里，地球上出现了前所未有的生物多样性爆炸。在之前的埃迪卡拉纪（约 6.35 亿至 5.41 亿年前），生物圈相对简单，主要以软躯体生物为主，种类不多，形态也较为单一。然而，到了寒武纪，仿佛一夜之间，各种奇特的、拥有硬壳、骨骼或复杂的身体构造的动物如雨后春笋般涌现，占据了海洋的各个角落。我们熟悉的节肢动物（如三叶虫）、软体动物、脊索动物（包括最早的鱼类）等许多重要的动物门类都在这个时期首次亮相，并且迅速演化出各种形态。这种突然而剧烈的生物多样性飞跃，犹如生命演化史上的一个“大事件”，让科学家们至今仍在努力理解其背后的原因和机制。
“清江生物群”的惊艳之处
而“清江生物群”之所以备受瞩目，正是因为它完美地展现了寒武纪生命大爆发时期的壮丽景象，并且在化石保存方面达到了令人难以置信的高度。想象一下，那些在数亿年前就已逝去的生命，如今却以如此精细的状态呈现在我们眼前。
保存的精细度： 这次发现的化石，特别是那些软躯体生物的化石，其保存程度之高，可以说是在以往的寒武纪化石发现中极为罕见的。许多软组织，如触手、肠道、眼睛甚至内部器官，都清晰可见，如同它们的生命定格在那一刻，等待着被我们发现。这对于研究生物的解剖结构、运动方式、甚至是进食习惯，都提供了无与伦比的细节。
物种的丰富性： “清江生物群”包含了大量的物种，其中很多是全新的物种，甚至可能代表了我们之前了解到的寒武纪生物群系中缺少的环节。科学家们从中发现了大量环节动物（Annelida）、节肢动物（Arthropoda）、脊索动物（Chordata）以及其他一些我们尚不熟悉甚至难以归类的奇特生物。特别是脊索动物的丰富出现，对于理解脊椎动物的早期演化至关重要。
“奇虾家族”的新成员： 在“清江生物群”中，科学家们也发现了一些与著名的“奇虾”（Anomalocaris）亲缘关系接近的掠食性动物。这些顶级掠食者的出现，不仅揭示了当时海洋食物链的复杂性，也可能帮助我们理解它们在生态系统中的地位以及它们是如何驱动其他物种的演化。
“清江生物群”如何为寒武纪生命大爆发解密？
那么，这些精美的化石，究竟能为我们破解寒武纪生命大爆发的谜团提供哪些关键线索呢？
1. 填补演化空白，追溯根源： 寒武纪生命大爆发，意味着许多重要动物门类在那一时期集中出现，但它们之前的演化路径却相对模糊。高质量的化石记录，特别是那些保存有软组织的化石，可以帮助我们更精确地识别这些早期动物的解剖特征，从而与它们在演化树上的位置进行比对。例如，“清江生物群”中出现的早期脊索动物，它们精细的身体结构和发育信息，可能直接指向了脊椎动物与其他主要动物门类分化的关键节点，帮助我们理解“大爆发”之前，那些构成生命基础的原始身体蓝图是如何逐步形成的。
2. 理解早期生态系统的结构与动态： 生物大爆发不仅仅是物种数量的增加，更是生态系统复杂度的飞跃。有了“清江生物群”这样丰富的化石库，我们可以更清晰地看到当时海洋生态系统中的生产者、消费者以及它们之间的相互作用。例如，顶级掠食者的存在，意味着可能存在与其相适应的猎物，这种“军备竞赛”式的协同演化，是驱动生物多样性加速的重要因素之一。对“清江生物群”中不同生物的共存关系和生态位进行分析，能让我们更直观地了解那个时期生物之间的“你争我夺”，以及这种竞争如何促进了物种的分化和适应。
3. 揭示生物性状演化的关键驱动力： 为什么动物会在寒武纪突然长出硬壳、骨骼或更复杂的身体结构？这背后一定有环境和遗传上的驱动力。“清江生物群”中保存如此精美的软组织，可能帮助我们理解一些关键性状是如何从软组织演化而来。例如，一些化石可能清晰地展示了矿化（骨骼、壳的形成）的早期阶段，或者提供了一些关于肌肉附着点、神经系统分布的信息，这些细节有助于我们推断生物如何在寒武纪获得更强的运动能力、防御能力或捕食效率，从而在竞争中脱颖而出。
4. 检验和完善现有的演化理论： 科学的进步往往建立在不断检验和完善理论的基础上。“清江生物群”的发现，为我们提供了全新的数据点来检验关于寒武纪生命大爆发的各种假说。例如，关于氧气水平升高、海洋化学变化、基因调控网络的突破以及生态位填充等假说，都可以通过对这些化石的详细分析来获得支持或挑战。如果“清江生物群”中的物种展现出与现有理论预测不符的演化路径，那将是修正我们对生命演化理解的宝贵机会。
挑战与未来展望
当然，即使是如此珍贵的化石库，要完全破解寒武纪生命大爆发之谜，仍然需要漫长而细致的研究。
数据解读的复杂性： 如何从这些精美的化石中提取准确的生物学信息，如何将它们准确地定位在演化树上，都需要高超的古生物学技术和严谨的分析方法。
与其他化石库的关联： 将“清江生物群”的发现与已知的寒武纪化石宝藏（如澄江生物群、布尔吉斯页岩生物群）进行对比研究，找出它们的异同，才能构建更完整的寒武纪生命图景。
多学科的交叉研究： 除了古生物学，还需要地质学、分子生物学、地球化学等多个学科的知识来共同解读这些化石背后的环境和演化信息。
总而言之，“清江生物群”的发现，无疑是古生物学界的一场盛宴，它为我们提供了一个前所未有的视角来审视生命演化史上的那个关键转折点。它如同拼图中的重要碎片，虽然不能独自完成整幅画卷，但它的出现极大地推动了我们理解寒武纪生命大爆发的进程。随着科学家们对这些化石进行更深入的分析和研究，我们有理由相信，这个来自 5 亿年前的宝藏，将为我们揭开生命演化奥秘的面纱贡献更多、更重要的力量。
网友意见
今天，世界顶级科学期刊《科学》（Science）上刊登了一篇我国西北大学张兴亮、傅东静团队的重量级研究成果：《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》，中国的这个新的化石宝库：清江生物群，也算是正式和大家见面了。
这个新发现的化石库可以说是世界级的，它的重要性简单来说是三点：
1. 年代很关键
2. 生物更丰富
3. 保存更完好
一、年代很关键
请先记住一个数字，5.18亿年。
这是澄江生物群的生存年代，也是本次新发现的清江生物群的生存年代。
在那个时期的地球，生命正处于演化早期的关键时刻。在很短的时间里，几乎所有现代动物祖先的化石都出现在了岩石里——很多人应该对一个词并不陌生，寒武纪生物大爆发。
1909年，美国古生物学家Charles Walcott在加拿大落基山脉发现了距今5.08亿年前的一个保存完好的动物群，被称为布尔吉斯页岩动物群。这里不仅有丰富的生物硬体化石，更奇特的是发现了一批生物软组织的碳质薄膜。科学家们随后用“布尔吉斯页岩型”来称呼此类保存下软体的化石。
1984年，中国科学家侯先光在云南澄江帽天山，发现了时代更早的布尔吉斯页岩型化石群，距今约5.18亿年前的澄江生物群，这两次发现彻底改变了我们对动物起源的认知，澄江化石产地也因此被列入《世界遗产名录》，成为中国唯一的化石产地世界自然遗产。
这一次发现清江生物群的地层中，发现了能够指示年代的三叶虫Eoredlichia intermedia，将年代定格于寒武纪、第二世、第三期（请随我默念地质年代顺序：宙代纪世期），大约距今5.18亿年。
因此，清江生物群和之前的澄江生物群一样，对于研究动物早期演化有着和澄江生物群同等重大的意义。
2. 生物更丰富
云南澄江生物群的挖掘进行了35年，采集标本逾10万件，发现280多个物种。湖北清江生物群的挖掘仅仅开展了12年，采集标本4351块，就已经发现了共109个“属”（请继续随我默念，界门纲目科属种），其中有101种多细胞后生动物和8个藻类属。
看起来并不惊人，是吗？那么你知道其中有53.2%的属种是之前从未被发现过的吗？基于此，发现团队认为，在生物类群总的分异度和新属种数量上，湖北清江生物群都将要比云南澄江生物群高出不少。
分异度最高的动物和澄江一样是节肢动物和海绵，但生物群面貌还是有些不太一样，清江生物群还有很多刺胞动物门生物，也就是我们常说的水母和水螅，这两种类型都有（下图A，B）。以及栉水母动物（下图C）。
还包括一些目前尚未确定具体归属的脊索动物。
总的来说，清江生物群里未发现的属种很多，尤其是各种刺胞动物（水母和水螅），对于这些动物的早期演化意义比较大。
3. 保存更完好
清江生物群另一个重大的优势在于化石的保存要比澄江和布尔吉斯页岩好很多。
古生物在死亡后，遗体常常被流水冲散或被细菌分解，柔软的躯体很难保存为化石。但有时，异常快速的沉积物埋藏过程也会将生物遗体快速的固定起来，隔绝掉氧气和微生物的作用，使遗体得以完好地保存而不腐烂。这一过程被称为特异埋藏，在这样的化石身上，你甚至能看到神经系统的脉络。
前文所述的布尔吉斯页岩生物群和澄江生物群都是特异埋藏，它们也是同时代生物保存条件相对最好的特异埋藏化石库。但按照研究团队的说法，清江生物群比它们强太多了——加拿大的布尔吉斯页岩受后期的构造作用影响比较大，含化石的地层变形破碎严重，并且还存在岩浆活动的破坏，这些都为已形成化石的保存带来不利因素。
澄江生物群所在岩层则风化严重，如果不告诉你，你会以为看见的只是小土包。
清江生物群的发现点在河岸边和河床露出的岩层里，河水充当了自然挖掘机的角色，将表层受过长期风化的岩石统统带去大海和远方，留下一片特别新鲜的、近乎原汁原味的含化石岩层。
新鲜，大概是清江生物群最难能可贵的一点。另外一点，恐怕要归结于幸运。鄂西山区既没有经历过十分暴力的地质变迁，也没有遭受过剧烈的岩浆烘烤——在地质学上，这里位于扬子板块的腹地，远离现代造山带和古代火山活动区，既不像四川-云贵地区受到青藏高原抬升事件过于剧烈的影响，也不像江浙一带被中生代剧烈的岩浆活动翻来覆去的烤。
时光悠悠，快速死亡、快速埋藏的生物软躯体变成黑色的碳质薄膜，印在岩石深处，各种生物的身体细节纤毫毕露，活灵活现。目前已发现化石的85%都保存了软躯体，对于生物结构起源的研究意义重大。比如这个纳罗虫的消化系统就很完整地保存了下来。
4. 总结
现代地质学和古生物学发源于欧洲，兴盛于北美。但近年来，古老的中国大地上发现了越来越多精美的化石宝库，与欧美相比，我国的地质学与古生物学虽起步于民国时期，但后来居上的势头越来越猛，迅速跻身国际先进行列。
如今，新一代的地质学和古生物学研究者们，在诸如生命起源、动物演化等重要的基础科学问题上，也正有着越来越多的发言权。35年前，中国云南的澄江生物群曾经引爆了寒武纪早期动物起源的研究，而这次清江动物群的发现，无疑又是一次科学“大爆发”。
凭借它更加丰富的关键年代生物群类和更加新鲜的保存状态，一座世界古生物学研究的里程碑正树立在我们面前，你看见了吗？
注：文中图片来源于公开发表的文献、研究团队，以及维基百科，均已注明来源
原文链接：The Qingjiang biota—A Burgess Shale–type fossil Lagerstätte from the early Cambrian of South China
很多媒体讲的都非常好了，这里放几个链接:
原文链接：http://science.sciencemag.org/content/363/6433/1338
原文补充资料链接：http://science.sciencemag.org/content/suppl/2019/03/20/363.6433.1338.DC1
大致总结一下化石群的基本信息：
化石年龄：5.18亿年
发现地点：宜昌市长阳县龙舟坪镇津洋口村周围
地层层位：寒武系水井沱组二段
保存岩性：灰色层状粘土岩
保存形式：十分精细的碳质压膜保存，可以保存软躯体，包括各种易分解的器官和组织
形成过程：富含很细的沉积颗粒的重力流将这些生物从它们的生存环境（上斜坡区）快速搬运到了更深处缺氧的环境（下斜坡区），重力流中的沉积物将它们快速掩埋。
保存环境：最大风暴浪基面以下，缺氧环境，无水动力扰动或者生物扰动。实际上为周期性氧化，因为背景层（没有发生重力流沉积，岩性为黑色碳质粉砂岩）中还有底栖生物化石比如三叶虫，但是化石保存的时候是缺氧环境，也发生了重力流，产生了事件层的沉积（灰色层状粘土岩）。
已发现化石标本：4351枚
物种多样性：后生动物101个属（53.2％新类群，85%软躯体），藻类8个属
意义：布尔吉斯页岩生物、澄江生物群之后的第三个具有一定规模的布尔吉斯页岩型化石生物群
这里一定规模是指，生物多样性高，软躯体化石所占比例高，保存精细程度化石还原程度高，目前看来同时符合这“三高”是布尔吉斯页岩生物、澄江生物群和清江生物群。所以可以说清江是第二个澄江，而且存在超过澄江的潜力。
清江生物群可能会比澄江生物群的年龄晚个几百万年，但在古生物学上基本可以认定为同时期的。
突破：保存清江生物群的岩石没有经历过变质作用，化石在形成的过程中周围环境一直是缺氧状态，没有氧化，既没变质，又没氧化，所以保存的非常精美，甚至可以保存一些易于分解的软组织，化石保存情况优于澄江生物群（发生过氧化风化）与布尔吉斯页岩生物群（发生过变质导致化石形变），这是保存上的突破。
保存如此精美的化石也必然带来许多对于早期动物内部解剖结构的新的认知，而且由于保存精度高可能很多生物的幼体也可以保存下来，对于一种生物的整个发育过程也可以有更精确的认知。
此外，虽然从门这个级别上来看清江生物群与澄江生物群生物类别上相差不大，但是生物的具体组成上还是存在差异。澄江生物群中常见的小昆明虫、帽天山虫和代表性的抚仙湖虫都尚未在清江生物群发现，两者的生物类群组成有一定的差别，可能生态结构也有一定差别。所以这个生物群能继续挖掘的内容很多。要知道，澄江生物群做的工作可是十分充分的，发现了多个不一样的化石点，每个化石采到的化石也不同，所以澄江覆盖的化石物种的面可以说非常广泛，但即使在这种情况下清江生物群与澄江生物群相同的种只有8个，可以说明清江生物群的独特性。
所以我们对寒武纪早期后生动物以及其他生物包括藻类的认知可能还远远不足。
最重要的这也为周边更广阔的地区提供了发现新的布尔吉斯页岩型生物群的可能性，估计第三个澄江、第四个澄江乃至更多的澄江会在这篇文章的加速下陆续出现。
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