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生命的起源:瓮安生物群化石及其价值

 

           我们从哪里来,经历了什么,又要到哪里去?针对这些灵魂拷问,贵州省地质博物馆收藏的瓮安生物群化石标本为人们探知生命演化、解读生命密码提供了历史线索。

        二十世纪80年代,人们在贵州省瓮安县震旦系陡山沱组含磷岩系中的瓮福磷矿区,发现了一个距今已有6亿多年的多门类、种属丰富、类型多样、保存完好的生物群化石,它是目前全球发现的最早的动物胚胎化石,学术界称之为“瓮安生物群化石”。

 

        要知道,6亿年前是非常遥远的过去,那时人类还没有出现,就连大家熟知的恐龙时代距它也还有4亿多年,那时的地球上连可靠的动物化石都还没有发现,更何况是胚胎呢!

        瓮安生物群这些转瞬即逝的微小生命在没有坚硬外壳的保护下,不但没有腐烂降解,反而历经6亿年风吹雨打、沧海桑田,以保存完整、数以亿吨计的和我们昂首相见,真是不可思议,难以想象!

        现在动物界有三十多个门类,已有研究表明,它们是由拥有功能分化的多细胞演化而来。然而,从达尔文时代一直困扰至今的是动物单细胞如何演化为多细胞?这个问题如同“先有蛋还是先有鸡”,一直没有确凿答案。

 

        自瓮安生物群化石被发现以来,随着研究的不断深入,慢慢揭开了关于生命演化的神秘面纱。以中国科学院南京地质古生物研究所袁训来、殷宗军为主的科学家在瓮安发现了未分裂的受精卵和处于分裂不同阶段立体保存的动物胚胎化石——“笼脊球”。殷宗军认为“动物胚胎化石可能是一种已经灭绝的生命形式,记录了动物从单细胞向多细胞演化的关键一步,为真正有细胞和组织分化的动物出现奠定了生物学基础”。

        这些“笼脊球”化石,整体呈球形,直径在0.5毫米到0.8毫米之间,极其微小。长有瘤状凹凸不平的外薄膜将内部精美的多细胞结构完好地保存了下来。如果将动物比作 “鸡”,“胚胎发育”的全过程比作“蛋”,“笼脊球”便是记录了“蛋生鸡”的过程。

         “笼脊球”化石呈现了单细胞向多细胞过渡的各个形态,从内部的空心“笼”体,演变为“实心球”的各阶段“胚胎发育”过程。在数量众多的瓮安生物群化石标本中,科学家又发现了有规律的细胞迁移和重组的有丝分裂过程,代表了动物从单细胞向多细胞演化的关键一步。现今一些动物胚胎发育过程也与“笼脊球”高度相似,比如水母、海胆等。

动物胚胎—“笼脊球”

 

        瓮安数以亿吨计的动物胚胎化石并不是短时间内形成的,在瓮安磷矿区七、八米厚富含“笼脊球”的岩层至少经历了数百万年甚至是千万年的沉积。细胞有丝分裂作为一个持续时间非常短暂的生物学过程(不同类群的动物胚胎单次细胞分裂时间从几秒到几个小时不等),被捕获并精美地保存在化石里,这广袤无垠的地下究竟埋葬着什么秘密呢?

        通过研究,有古生物学家解密道:原来是这些动物的胚胎一来到尘世,很快就被磷酸钙“浇铸”和“渗透”,在几天甚至更短的数小时内,这些胚胎就变成了石头,即便之后有翻滚和漂流,也能完整地保存,并随着其他沉积物成为岩石永久的保存下来。

瓮安生物群中连续发育的动物胚胎(袁训来,2018)

 

        瓮安生物群是目前已知最古老的化石动物群,被誉为动物世界的“序曲”,是一个比“寒武纪大爆发”更加古老的“伊甸园”。瓮安不仅有丰富的磷矿资源,还给我们提供了一个探索多细胞真核生物早期演化的重要窗口。它把看似不可能立体保存的动物胚胎化石,用特异埋藏的“时间胶囊”,给我们留下了破解生命的神秘密码!许多埋藏在地下的未知,还有待人们去进一步发现和研究。

 

(贵州省地质博物馆 杨梅)