（一）天賜：史前生命大爆發（探索發現2005-1）  

央視國際 (2005年01月17日 16:24)

	三葉蟲

　　1859年11月，達爾文的著作《物種起源》出版。

　　書中第一次放棄了上帝創造世界的觀點，使上帝創世説的信仰受到懷疑，開創了生物演化史上的新紀元。

　　進化論認為，生物進化是物競天擇和漸變的過程，物種的細微變化經過長時間積累，就會導致新的物種出現。

　　但是，由於進化論與當今進化生命學科三大難題中的兩個既生命的起源和人類起源相關，其本身也必定存在著自己的困難。

　　達爾文寫到，“今後如果有人對我的理論提出挑戰，這很可能來自對寒武紀動物突然大量出現理論的解釋。”

　　“寒武紀”是地質史上的一個年代，因英國的一座小山而得名，期間大約是五億四千萬年前至五億一千萬年前。它的名稱並不含有特殊的意義，但它卻是一個特殊的時代。

　　這個時代不僅困惑了達爾文，也困惑了達爾文以來的一個多世紀。

　　1882年，達爾文在生命的最後一封信中談到古三葉蟲。在他看來像三葉蟲這麼複雜的動物突然地出現在寒武紀地層中，這是不可思議的。

　　三葉蟲是生活在五億多年前到兩億多年前的一種已經滅絕的原始節肢動物。它的形體扁寬，背面正中突起、背上有兩道縱溝，把身體縱分為三葉形，因此而得名。

　　過去，寒武紀通常被稱為“三葉蟲的時代”，因為在寒武紀地層中保存有大量的比其他類群豐富的三葉蟲化石，而在寒武紀地層中，不具礦化的軟軀體動物化石從未被發現。

　　科學家從寒武紀之前的古老岩層中發現了一些單細胞生物的化石殘骸，但它們都在不久以後銷聲匿跡了。這就好像在生命的史書上劃了一條分界線，之前不過是熱身運動，之後到了寒武紀真正的進化才開始。

　　一切都突然開始了，生命的形式不知為什麼突然就變得多姿多彩，生機盎然，這一突發性生命創新事件通常稱為“寒武紀生命大爆發”。

　　正是在這一時期，生命選擇了其基本的形式，以後也再沒有什麼大的改變。

　　當科學家們檢索寒武紀時代的化石所記載的歷史時，到處可見的是難解的謎和進化過程中的空白階段。當新的生命形式在化石記錄中出現時，人們找不到與之相對的原種，而當它們突然消亡時，又沒留下什麼顯而易見的進化體。

　　“為什麼我們沒有發現成千上萬的過渡類型化石埋藏于地殼中呢？” 達爾文痛苦地意識到，地層斷層中確實缺少此類化石的存在。這一事實一直困擾著達爾文，以至於他在書中用了一整章來討論“地質記錄的不完整”。

　　就在達爾文去世27年後，一塊落基山脈的石頭出現在世人面前。

　　維爾卡特，這位美國地質調查所所長，在北美地區調查、採集了40多年寒武紀的化石。1909年8月，維爾卡特帶領全家到加拿大落基山脈的布爾吉斯山去野外地質旅行。回程的路上，一塊石頭絆倒了他夫人的坐騎，維爾卡特撿起這塊作怪的石頭，奇跡出現了，一塊保存有軟體動物的化石顯現在維爾卡特面前。

　　後來，經過大規模的發掘、採集後，布爾吉斯動物群給當時科學界造成極大震撼。它使科學家第一次清楚地認識到，在寒武紀海洋中具有骨骼化的動物僅僅佔少數，絕大多數是不易保存的軟軀體動物門類，糾正了人們對寒武紀僅存有三葉蟲等少數硬體動物的錯誤認識。

　　化石記錄了五億一千五百萬年前寒武紀中期無脊椎動物驚人的豐富，被科學界視為生命起源和早期演化的重要依據，為破解寒武紀生命大爆發之迷提供了重要線索。

　　由於地質保存上的缺陷，布爾吉斯動物群化石沒有立體的層面，很多的動物形態只能依靠推測。

　　1981年，加拿大布爾吉斯動物群被聯合國教科文組織批准為“世界文化遺産遺址”，成為全世界古生物學者關注的聖地。

　　在昆明東南方50多公里的地方有一座小城。境內有著名的撫仙湖，湖水清澈純凈，可直接飲用，小城也由此而得名澄江。

　　但是，誰也料想不到一本破解地球生命的天書，就埋藏在澄江這座不起眼的帽天山下。

　　對古生物學家侯先光教授而言，1984年他在澄江帽天山的那次重大發現，至今還使他無法平靜。

　　在澄江野外勘查後，候先光首先在撫仙湖的洪家衝山頭工作了數天，後因斷層致使地層缺失，不得不重新選擇發掘點。於是7月1日，候先光把發掘工作轉移到了帽天山。

　　這塊曾在加拿大布爾吉斯動物群出現的軟體化石的突然出現，使候先光驚愕異常。

　　隨後，候先光又發掘了許多以前從未發現過的其他門類的軟體化石。

　　這就是當年侯先光發現的第一塊軟軀體化石，現作為標本保存在中國科學院南京地質古生物研究所。

　　1985年，候先光與導師張文堂教授發表了第一篇有關澄江動物群的研究論文，向世界宣佈中國的重大發現，揭開了而後二十年讓世人不斷驚訝的序幕。

　　一系列的野外發掘和研究工作由此開始。

　　不斷的發現和探索，將五億三千萬年前的生命世界展現了出來。

　　現在地球上總共有30多個門類的生物，而澄江化石群在三十多個化石點中就已經發現了20多個門類一級生物。這一發現表明，寒武紀早期生命爆髮式的出現，比人們原來想象的還要突然得多。

　　在數萬塊100多種動物的化石中，它們分屬於海綿、腔腸、蠕形、節肢等動物門類，大多數都是以前從沒有發現過的，科學家就用採集地、採集人來命名。

　　在化石標本中，還有許多無法歸類的生物，很多可能代表早已滅絕的生物類別。

　　這是從加拿大布爾吉斯發現的一些化石殘片，它到底是什麼東西？後來，科學家根據這些網狀骨片構造取名“微網蟲”

　　1989年，真正的完整的微網蟲化石在帽天山出現，令科學家大跌眼鏡。原來，困惑了古生物學界幾十年的這些骨片，就長在一個蠕蟲一樣的生物體內，身體兩旁。

　　微網蟲是絕滅了的多腿緩步類動物。身體長4到6厘米，頭短而小，尾長。其腹部兩側具有成對的腿，不善行走，用帶爪的腿攀附在其它生物體上，是澄江動物群的珍稀化石。

　　1992年帽天山北坡修築公路，推土機推出了一個巨大的斷面，最完整的奇蝦化石終於顯形了。

　　奇蝦的第一塊化石早在1892年發現于加拿大。其實這只是奇蝦的一個前肢，當時卻被錯誤地認為是某種蝦狀動物的身體，但令人困惑的是，總找不見蝦頭。

　　直到在澄江帽天山發掘出三塊最完整的奇蝦化石，才使古生物學上長達一個世紀的誤解終於被澄清。

　　奇蝦是巨型肉食動物，頭背部有一對莖狀眼，口腔前側有一對強壯的用於捕捉獵物的巨形前肢。根據其化石碎片推測，這類動物體長可達2米以上，而當時動物的平均大小卻只有幾毫米到幾厘米。

　　奇蝦的出現，標誌著在寒武紀初期，海洋的生態系統已經有了相當完整的金字塔式的食物鏈系統，而奇蝦就是位於這個金字塔頂端的生物。

　　五億三千萬年前，當時昆明周邊地區大約位於北緯15度，這一緯度比現在中國的海南省地理位置還要靠南一些。正是這個原因，溫暖的氣候，含礦質的海水，使蠕蟲、水母、節肢動物等多門類動物大量出現。

　　某一天，在淺海洲坡的生物正在悠閒的活動，突然暴風雨來襲。

　　暴風雨過後，兇猛的泥石流吞沒了沿途的生物，造成淺海生物大規模集體死亡，它們活生生地被埋在泥石流之中。埋葬它們的突發事件不僅使各類動物活的時候就被快速埋葬，並在水中還産生了有毒物質，使動物在掙扎中快速窒息死亡，即便細菌在當時也難以生存繁衍。經過歲月的壓縮，它們變成薄薄的化石，被珍藏在石頭製成的書頁中。

　　在寒武紀大爆發前，地球上到底發生了什麼？是什麼導致這次瘋狂的進化？

　　距澄江不遠的晉寧縣位於滇池的東岸，近年來這裡也成了古生物學家探尋的基地。 從梅樹村動物群開始到澄江動物群短短不到幾百萬年，它們卻見證了大爆發的始末。

　　寒武紀大爆發從開始到結束大約只經歷了兩百多萬年的時間，它與整個地球生命歷史三十五億年相比較，就好像是一天24小時中的一分鐘還不到，只是非常短暫的一瞬間。

　　為什麼在這“一瞬間”，突然出現了如此眾多而豐富的生物？根據各種動物骨骼的演化，科學家們從大氣含氧量和海水成分中去尋找線索，認為含氧量的增高可能是導致大爆發的重要因素之一。

　　一些科學家認為，小型食草性動物的出現，才是大爆發的主要誘導因素。它們以別的細胞為食，有了掠食者，便有更多的生産者，以及更多的掠食者便演化出來。

　　一些科學家卻認為是地球的臭氧層被破壞，大量宇宙射線直射，引起了基因突變。

　　最近，中國科學家在探索澄江動物群的基礎又發現了比它早5000多萬年的貴州甕安動物群。

　　不論哪一種觀點，都在訴説著一個事實，那就是生命的突然爆發。而從漸變的進化模式來説，這個過程至少得花幾十億年時間，而事實卻不是這樣。這個爆發不是簡單的數量增加，而是奠定了現代動物的基本門類及它們與後世動物進化的關係。

　　1991年，候先光教授在帽天山發現了一種蠕蟲狀動物化石，命名為“雲南蟲”。當初，由於某些特徵于解釋難，它被放在分類位置不定的蠕形動物。

　　四年後，南京地質古生物研究所陳均遠教授在英國《自然》雜誌上首次提出雲南蟲屬最古老的脊索動物，拉開了它們神秘的面紗。

　　而西北大學舒德幹教授，由相同的線索，引出了不同的結論。

　　“它已經超出了非脊索動物的範圍。但是，我覺得因為它沒有肌節，沒有真正的脊索，也就是説不具備真正脊索動物的兩個基本特徵。”

　　半索動物的論證遭到陳均遠的駁斥，他極力支持雲南蟲是脊索動物。

　　爭論往往是發現的契機。1999年4月，陳均遠教授等在昆明海口耳材村的山坡上發現了雲南蟲的近親“海口蟲”，把澄江動物群的研究推向了高潮。

　　海口蟲向世人提供了一幅清晰的大爆發早期的、不容置疑的脊索動物的快照。

　　同年11月，西北大學舒德幹教授等又在昆明海口地區發現了保存極為完善的“昆明魚”化石，再次引發科學界的大震憾。

　　澄江動物群的“海口蟲”、“昆明魚”等珍奇化石的發現，使古生物學界形成了共識。在前寒武紀末期至寒武紀初期，地球上確實發生了一次生物門類大創新事件，而且，現今的動物界無脊椎動物和脊椎動物兩大類都參與了這次大爆發事件。

　　澄江動物群是地球早期生物演化實例的一大奇跡，這部天書為人類窺視最古老的生命提供了豐富的諮詢。

　　（CCTV《探索發現》供稿，未經允許不得轉載）

責編：紅立 　來源：CCTV.com