5亿多年前，地球生命演化史进入了最激动人心的时刻——寒武纪生命大爆发，几乎现在地球上所有动物的祖先在海洋中突然出现。从此，一段波澜壮阔的生命演化史诗正式在地球上演。
隐生宙与显生宙
地球生命起源于距今40‒38亿年前。早期地球生命主要以微生物主导，我们看不见这些生命，所以，称其为“隐生宙”。自5亿多年前的寒武纪开始，地球生命开始转变为动物主导，我们可以看得见明显的生命痕迹，故称之为“显生宙”，一直持续至今。
寒武纪生命大爆发复原图（杨定华绘制）
然而，显生宙第一次全球性生物大灭绝事件——辛斯克事件的发生，打断了这场生命的辉煌，无数早期动物悄然消失，有41%-49%属一级的生物被永远抹去，其生物灭绝规模仅次于2.52亿年前的二叠纪末生物大灭绝。
长期以来，科学家对这场灾难的认知，主要来自浅海生态系统中具骨骼和壳体等硬体的常规化石。然而，这些都只是这场灾难的一小块拼图。如果想全面还原这场灾难的全貌，必须找到当时占据海洋生物多样性大半壁江山的软躯体动物。
小壳化石（团队供图）
什么是软躯体动物？
软躯体动物，就是指身体没有坚硬内骨骼或外骨骼支撑，主要依靠体壁肌肉、体腔液压力，或是胶质、软组织来维持形态的动物类群。比如：我们熟悉的水母、海葵、章鱼、海参……（感觉都是不用剥壳、肉还多的海鲜！）当然，最好 “吃” 的还在下面↓。
奇虾复原图（杨定华绘制）
寒武纪的 “头部明星” 奇虾，也是软躯体动物。它的身体主体由柔软的肌肉组织构成，既没有脊椎骨，也没有坚硬的外骨骼。虽说口器和附肢带有一定硬度，但那只是几丁质薄膜或钙化突起，压根起不到支撑身体的作用，完全符合软躯体动物的核心特征。所以，如果奇虾能活到现在，让我在它和龙虾、皮皮虾之间选一个，我首选奇虾 —— 毕竟不用自己或者其他人费劲剥虾壳啊！
然而，一直以来，科研人员都没有找到相关软躯体动物的化石记录，这些软躯体动物究竟经历了什么？灭绝后的海洋到底是什么模样？长期以来都是科学界的未解之谜。而谜底，就藏在湖南湘西的一个小山村。
湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县磨子村（团队供图）
近日，中国科学院院士、中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎带领的科研团队联合湖南省博物馆等多家单位在湖南湘西发现了寒武纪关键时段全球顶级软躯体化石群——花垣生物群，为你解开这些谜题，该成果于北京时间1月29日发表在英国《自然》（Nature）杂志。
“顶级软躯体动物化石群”到底是什么样子
2020年，磨子村的一次机耕道修建，露出了寒武系杷榔组的新鲜地层剖面。2021年初，湖南省博物馆馆员刘琦在这个剖面上发现了软躯体动物化石，随即将化石标本交给朱茂炎研究员团队研究。
有着30余年中国寒武纪特异埋藏化石群的发掘和研究经验的朱茂炎团队，收到化石标本线索后，迅速意识到这些化石来自一个深水环境下的软躯体化石群，时代属于寒武纪第四期，正是显生宙第一次生物大灭绝之后的空白期，科学意义十分重大。
1.高化石丰富度
在当地政府的大力支持下，团队持续开展系统性的野外化石发掘工作。五年来，团队从相当于篮球场大小、约四层楼深的单一采坑中，采集到超过5万件化石。
挖掘现场（团队供图）
2.高软躯体保真度
由于花垣生物群属于保存有大量软躯体动物的典型特异埋藏化石群，因此，生物群的面貌得以完整地保存。
顶级的软躯体保真度相当高（团队供图）
科研人员发现这里不仅保存了完整动物个体，还保存许多全身软躯体的动物，很多化石上能清晰看到肠道等消化系统、以鳃为代表的呼吸器官，甚至还有视神经组织那样的精细结构，这为复原早期动物的身体结构提供了宝贵证据。
精细结构（团队供图）
3.高物种多样性
从挖掘的化石中，科研人员识别出153个物种，近六成是全新物种，同时，展现出很高的门类多样性，涵盖16个门一级动物类群。单一采坑的物种多样性超过著名的中国澄江动物群以及加拿大布尔吉斯页岩生物群的经典采坑。
令科研人员感到惊奇的是，花垣生物群已发现的躯体动物物种中，既有来自云南的“老乡”，也有本应在北美的“外国人”。
这里发现了来自750公里外中国云南关山生物群占主导的奇虾类，还有加拿大布尔吉斯页岩生物群中的多种代表性动物，比如马尔虫、西德尼虫等，而那个时期的华南和北美之间被大洋隔开了相当于半个地球的距离。这些运动能力、生态类型、生活史等不同的动物在花垣生物群中的存在，表明该时期寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散的机制。
（团队供图）
4.复杂生态系统
除了物种多样性高，花垣生物群作为一个深水生物群，还展现出复杂的食物网结构。这里有当时海洋的顶级掠食者奇虾，也有固着滤食、游泳浮游的各种生物。尤其是樽海鞘这样浮游滤食动物的出现，意味着当时海洋可能已经具有类似现代海洋那样的“生物碳泵”，影响着全球碳循环。
（团队供图）
花垣生物群的高化石丰富度、高物种多样性、高软躯体保真度以及复杂生态系统，满足了顶级软躯体化石群的标准，截至目前，花垣生物群中软躯体化石多样性居全球第三。国际同行评审、软躯体化石群研究专家Robert Gaines教授将花垣生物群评价为媲美澄江动物群、布尔吉斯页岩的世界顶级寒武纪特异埋藏化石群。
花垣生物群生态复原图（杨定华绘制）
大灭绝事件中的深水“避难所”
在寒武纪的海洋中，绝大多数保存完好的软躯体化石群都生活在浅水地区，而花垣生物群却来自深水地区，这一独特的“深水视角”，为我们理解地球早期生命演化中的一次重大挫折——辛斯克事件，提供了全新的线索。
在华南地区，与花垣生物群同时期、但生活在浅水环境的关山生物群里，那些在更早的“澄江动物群”中繁荣一时的生物，比如奇特的纳罗虫和原始管虫，已经绝迹了。然而，在同期华南的外陆棚深水区，这两种生物不仅在灭绝事件前的牛蹄塘生物群中出现，更是灭绝事件后花垣生物群里的优势物种。这一鲜明的对比揭示了一个关键事实：辛斯克灭绝事件对浅水生态系统打击沉重，但对深水生物的影响却小得多。深水，可能为生命提供了重要的避难所。
为了深入揭示花垣生物群的全球性意义，科研团队对全球45个寒武纪时期的“布尔吉斯页岩型”软躯体化石群进行了大数据分析。分析结果显示：辛斯克事件如同一个风水岭，其前后的生物世界发生了显著的改变。这意味着，这场灭绝事件确实重塑了寒武纪的海洋生命格局。
更有趣的是，分析发现花垣生物群与远在加拿大布尔吉斯页岩生物群关系密切。它们有一个至关重要的共同点：都位于外陆棚深水环境。这强有力地暗示，在显生宙第一次大灭绝中，浅水环境生物所受的打击是毁灭性的，而深水环境不仅成为避难所，还是生命演化创新和全球扩散的发源地。
结语
花垣生物群作为显生宙第一次生物大灭绝之后的顶级特异埋藏化石群，填补了大灭绝后关键时段顶级软躯体化石群空白，首次揭示了这次大灭绝事件对深水生物群的影响，以及全球海洋生态系统发生的重大转变。它的发现让人们了解到，即使在最严酷的全球灾难中，生命依然能在某些“避难所”中续存，并激发演化创新和快速扩散。
（团队供图）
而科研团队对远古时期的生命大爆发和大灭绝的研究，不仅能够揭示生物多样性的演化规律，更能科学地审视当今人类活动可能引发的全球生态危机。
参与本次研究的部分科研人员 左起：朱茂炎、赵方臣、曾晗、刘琦（团队供图）
作者：曾晗 盛捷
作者单位：中国科学院南京地质古生物研究所
学术指导：朱茂炎 赵方臣
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