研究表明“寒武纪大爆发”始于前寒武纪

　　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。他们依据在俄罗斯远东西伯利亚地区获得的地层和古生物化石资料，证明寒武纪典型的动物骨骼化石在前寒武纪晚期就已经出现，并与前寒武纪晚期典型的弱矿化动物骨骼化石混生，从而表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，而是起始于前寒武纪末期。同时认为，前寒武纪末期并没有发生生物大灭绝事件，寒武纪之初一次全球性剧烈的碳循环异常环境事件也与寒武纪大爆发无明显关系。 

　　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快速出现（“寒武纪大爆发”）？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。

　　近30年来，包括我国在内的全球科学家在动物起源和寒武纪大爆发研究领域获得一系列重大科学发现，为破解这个科学难题做出了重要贡献。例如，我国云南的寒武纪早期澄江动物群（5.2亿年前）中发现了包括原始脊椎动物在内的几乎所有已知现代动物门类化石，同时全球各地发现了比澄江动物群还早的、具有各种各样骨骼和矿化外壳的动物化石。这些寒武纪早期的化石发现进一步证实了动物寒武纪大爆发的真实存在，并加大了寒武纪大爆发的突发性。 

　　揭示动物在寒武纪大爆发之前的演化历史是破解寒武纪大爆发之谜的根本途径。近几十年来，寒武纪之前地层中也相继发现了大量形态看似复杂、具有动物特征的化石。比如，前寒武纪末期全球各地发现的典型埃迪卡拉生物群、我国皖南的蓝田生物群、贵州的瓮安生物群等等。但是，这些化石与寒武纪的动物化石差异非常大，一般认为没有任何演化上的关系。

　　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（BACE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，而且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。他在多年的野外地层剖面研究基础上，认识到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。

　　朱茂炎等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”（Yudoma River）上游可能具有前寒武纪和寒武纪连续地层剖面。为此，朱茂炎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。 

　　联合研究小组在该地区剖面上发现了大量的化石，研究表明典型前寒武纪弱矿化的“克劳德管”化石与寒武纪典型的管状等骨骼化石共生。详细的碳同位素地层学研究表明，这些前寒武纪与寒武纪混生的化石群出现的时代早于寒武纪早期碳同位素负异常事件（BACE事件），也就是说这个混生的化石群出现在寒武纪之前的地层中。

　　这一新的研究成果表明，寒武纪大爆发开始于前寒武纪，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。 

　　该研究得到国家科技部、中国科学院和国家自然基金的资助。

    论文信息：http://geology.geoscienceworld.org/content/geology/early/2017/03/16/G38865.1.full.pdf