生命進(jìn)化的十大發(fā)現(xiàn)（五）

5.布爾吉斯頁巖（1909年）

1909年，查爾斯·都利特·沃爾科特在加拿大洛基山的高處發(fā)現(xiàn)了含有寒武紀(jì)化石的地層，為我們認(rèn)識5億余年前地球上的生命打開了新窗口。

最初，沃爾科特發(fā)現(xiàn)了中寒武紀(jì)三葉蟲以及像蠕蟲那樣的動物軟體的壓印化石。于是在第二年夏天，他在這里進(jìn)行了大規(guī)模的發(fā)掘，得到了除有殼的三葉蟲和海綿動物以外的100余種保存十分完整的無脊椎動物化石，有像海母、?？菢拥那荒c動物，有環(huán)節(jié)動物，也有像海參那樣的棘皮動物。在這里，他一共采集了65000余塊標(biāo)本，并對之進(jìn)行了分類，發(fā)現(xiàn)這些化石是現(xiàn)生動物的祖先。后來，他把這些動物稱為布爾吉斯生物群。

經(jīng)過大規(guī)模的發(fā)掘、采集后，布爾吉斯生物群給當(dāng)時(shí)科學(xué)界造成極大震撼。它使科學(xué)家第一次清楚地認(rèn)識到，在寒武紀(jì)的海洋中，具有骨骼化的動物僅僅占少數(shù)，絕大多數(shù)是不易保存的軟體動物門類，糾正了人們對寒武紀(jì)僅存有三葉蟲等少數(shù)硬體動物的錯(cuò)誤認(rèn)識。

布爾吉斯頁巖有力地證明，在5.05億年前的寒武紀(jì)中期，無脊椎動物驚人的豐富，被科學(xué)界視為生命起源和早期演化的重要依據(jù)。布爾吉斯頁巖為破解寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之謎提供了重要線索。

經(jīng)過100余年的研究，人們對于布爾吉斯頁巖這個(gè)距今約5.05億年的生物群有了比較深入的認(rèn)識，現(xiàn)在僅從化頁巖發(fā)現(xiàn)的化石，共識別出了170個(gè)種，其中有超過100個(gè)是沃爾科特當(dāng)時(shí)描述的。根據(jù)對布爾吉斯頁巖動物形態(tài)特征的分析，共識別出了三種攝食模式：濾食者、食底泥者和獵食者。再加上以藻類為主的初級生產(chǎn)者，一個(gè)現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)基本建立。

在布爾吉斯生物群中，節(jié)肢動物是優(yōu)勢種群，另外海綿、蠕蟲、腕足、棘皮甚至脊索動物等的軟體都有保存，而且這些生物大多數(shù)是生活在深海的。在布爾吉斯細(xì)紋層的頁巖中，有大量軟體保存為黑色有機(jī)質(zhì)膜，軟體部分如肌肉和礦化程度較低的骨骼都被很好地保存了細(xì)節(jié)。軟體保存的原因通常解釋為海洋或陸地濁流的快速埋藏及對生物的快速殺死作用。地震、風(fēng)暴或重力可能引起沉積物的搬運(yùn)并造成濁流，濁流攜帶的微細(xì)顆粒的泥質(zhì)快速將生物埋藏，缺氧的環(huán)境導(dǎo)致食腐生物活動減弱，對生物尸體的破壞也較弱。最初曾有人認(rèn)為是黏土在生物軟體表面的附著作用使軟體得以保存，但有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黏土的顆粒太大，幾乎不可能均勻黏附到生物表面并將其結(jié)構(gòu)長期保存。于是就有人解釋是細(xì)菌活動產(chǎn)生的鐵離子首先黏附到了生物表面，并最終保存其結(jié)構(gòu)。然而，這些軟體得以保存的最終原因，一直沒有定論。

布爾吉斯頁巖并不是獨(dú)一無二的。到目前為止，在全球范圍內(nèi)總共發(fā)現(xiàn)了超過30個(gè)布爾吉斯頁巖型生物產(chǎn)地，分布在格陵蘭、中國、澳大利亞、西伯利亞、西班牙和波蘭，時(shí)代為寒武紀(jì)早中期。自20世紀(jì)80年代以來，在中國西南地區(qū)的寒武紀(jì)地層中相繼發(fā)現(xiàn)了三個(gè)布爾吉斯頁巖型軟體后生動物化石群：澄江動物群、關(guān)山動物群和凱里動物群。經(jīng)過近20年的研究，目前僅在澄江動物群中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與布爾吉斯生物群相同的屬近20個(gè)。這些化石點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，極大地豐富了人們對寒武紀(jì)生物演化的認(rèn)識，說明在此之前很多動物類群已經(jīng)經(jīng)過了漫長的演化歷史，寒武紀(jì)大爆發(fā)也不再像以前認(rèn)為的那樣，動物是在寒武紀(jì)初期“一夜之間”神秘出現(xiàn)的。