澄江動物群 化石為什麼會引起科學界的極大關注

2021-08-04 20:18:50 字數 4941 閱讀 4046

1樓:力文山

大約5.4億年前,在地質學上稱做寒武紀的開始,絕大多數無脊椎動物門在幾百萬年的很短時間內出現了。這對於進化論是一個挑戰,就連提出進化論的達爾文字人對此也倍感疑惑。

但本人認為,寒武紀的物種大爆發,仍然符合達爾文的進化論。

雖然在寒武紀有五十多門的動物出現,但事實上,由於它們的生活環境都大致相同,都是在海洋當中,不會形成差別較大的生殖隔離,它們的形體的構成應當很相像,而且它們的生活習性差別應當也不大;並且,就已發現的化石分析,從這些動物的組織來看,幾十門的差異並不太大;還有,化石並的記錄不完整,還沒有找到中間體的證據,也許,在寒武紀大**前,有很漫長的進化期,這時期的地質記錄已毀,或者寒武紀時期是儲存化石的最好時期,因此並不能肯定,這些物種都是自己突然出現的,它們很可能是由同一種或幾種生物進化而來,只不過他們的化石沒有儲存下來或沒有找到。因此,寒武紀的物種爆發實際上規模並不大。

在生命形成的初期,首先出現的是綠色植物類。當時地球上有大面積的海洋,海洋中有大量的藻類,因此,海水中的含氧量比現在高得多。這給生命創在了一個良好的環境。

對於早期的動物來說,它們有足夠的氧氣,也有足夠的食物。而對於生物來說,氧氣會加速生命的衰老,因為,氧氣是促使細胞**的重要因素之一,而細胞的不斷**與分化導致的dna的不斷**,是生命衰老的原因。從而物種的每代之間的間隔變短,進化因此加快,並且,寒武紀中的「一瞬間」,只得並不是短短的幾分鐘或幾天的時間,而指的是幾百萬甚至幾千萬年的時間,這麼長的時間對於當時進化速度極快的生物來說,形成幾十個物種已經足夠了。

在早期的地球上,還沒有形成像今天一樣的大氣層,因此,一些來自外界的輻射光波沒有阻擋,直接射向地表,加速了變異。我們知道,輻射能將dna切碎,從而對dna造成毀滅性的傷害。目前發現的生物中,有很多微生物能抵抗強度很高的輻射,這是因為它們在受到輻射而基因受損後,其修復組織回曆,其修複基因恢復到原來的狀態。

研究證明,微球菌能像實驗室裡的dna複製機器一樣合成處與斷裂片斷互補的複製品,然後將這些片斷連線起來,重建dna的完整序列,並大規模的修復自身的dna,而人類只能有限的修復和複製自身的dna。這是由於人類出現在臭氧層完全形成以後,而細菌在臭氧層成形以前就開始繁衍了。可想而知,寒武紀的生物對dna的修復能力應該很強,但是在dna的重建過程中,很容易發生變異,因此物種不斷增多。

再加上前文所談到的物種進化速度加快,寒武紀的物種大爆發也就出現了。

從以上看來,寒武紀的物種爆發是由於當時的物種變異率比現在高,進化的速度比現在快。因此,「大爆發」還是符合進化論的

2樓:

「澄江動物化石群」2023年7月首先發現於中國雲南澄江縣而得名,該發現被國際科學界稱為「20世紀最驚人的發現之一」和「古生物聖地」。20年來,中科院南京地質古生物研究所的科學家對澄江動物化石庫進行了多次大規模的考察和系統發掘,採集了數以萬計的珍稀化石標本,進行了深入細緻的綜合研究,《澄江動物和寒武紀大爆發》等專案研究榮獲「中科院自然科學特等獎」等多項榮譽。

3樓:

澄江生物化石群

侯先光2023年7月1日在雲南澄江縣帽天山首次發現了現已聞名於世的澄江動物化石群,並立即進行了大規模系統採集。在2023年和2023年的野外地質調查中發現,澄江生物化石群分佈廣泛,在滇東地區下寒武統筇竹寺組玉案山段中的泥質岩層中均有發現,其時代為寒武紀早期,距今約5.3億年前。

雖經5億多年的滄桑鉅變,這些最原始的各種不同型別的海洋動物軟體構造儲存完好,千姿百態,栩栩如生,是目前世界上所發現的最古老、儲存最好的一個多門類動物化石群;生動如實地再現了當時海洋生命壯麗景觀和現生動物的原始特徵,為研究地球早期生命起源、演化、生態等理論提供了珍貴證據。澄江動物化石群的發現,引起世界科學界的轟動,被稱為「20世紀最驚人的發現之一」。

1 澄江生物化石群的內容

澄江生物化石群出現於寒武紀生物大爆發時期,除了低等植物藻類外,大量代表現生各個動物門類的動物同時出現。也就是說,大多數現生各動物門類代表在澄江生物化石群中都有其發現。而在寒武紀之前,除了分散的海綿骨針外,還沒有出現過這些動物。

1.1 藻類

藻類為最簡單最古老的植物,現分佈於世界各地,海、淡水中及潮溼地區,都可見其蹤跡。澄江生物化石群包括大量的藻類化石,它們常富集在岩層面上儲存,其特徵多為不分枝的粗、細不同的絲狀體,極少型別呈螺旋狀體。

1.2 多孔動物門

也稱海綿動物門,屬於最原始的多細胞動物,整個身體是由內、外兩層細胞構成,固著水底生活,體型多樣,均屬輻射對稱型。澄江生物化石群中海綿動物十分豐富多彩,至少包括20個不同屬種,分屬於六射海綿綱和普通海綿綱。

1.3 刺胞動物門(腔腸動物門)

真正的後生動物的開始,組織分化上比多孔動物更進一步,有了神經和原始肌肉細胞。澄江生物化石群中現已發現2屬2種,分屬於海葵類和櫛水母類。

現生線形蟲動物體呈長線形,大多數種類幼蟲營寄生生活,成蟲生活在水中。線形蟲是澄江生物化石群中最常見的種類之一,體呈細長的圓筒狀,有3屬3種。

1.5 鰓曳動物門 鰓曳動物均為海生,分為吻、軀幹和尾部。在澄江化石中發現了4屬4種。

1.6 動吻動物門

現生動吻動物體小,呈圓筒形,身體分節,口在前端,骨板構造環繞口部。澄江化石中的動吻動物也稱奇蝦類動物,體大,體長可達1m,是當時海洋中的寵然大物。澄江化石中的動吻動物也被認為是節肢動物的一個分枝,但它們的口部及附肢構造完全不同於節肢動物。

至少4屬4種存在澄江生物化石群中。

1.7 葉足動物門

它包括現生的有爪類,也稱櫛蠶,有的也把它歸入節肢動物門的有氣管亞門原氣管綱,全為陸生,僅分佈於南半球少數地區。至少6屬6種存在澄江生物化石群中,其型別的多樣性令科學界大為吃驚。

1.8 腕足動物門

主要為儲存肉莖的舌形貝類,是目前世界上儲存最好的具肉莖腕足類化石。通過和現代舌形貝之比較,顯示出該類動物在漫長的歷史長河中進化的極端保守。在澄江化石中目前發現了4屬4種。

1.9 軟體動物門 是以現已絕滅的軟舌螺動物為代表,澄江化石中有4屬4種。

1.10 節肢動物超門,裂肢動物門節肢動物是澄江生物化石群中最為龐大的一類,40屬40種已被描述,分屬於3個超綱。單肢類沒有被發現。

1.11 棘皮動物門 僅報道1屬1種。

1.12 分類位置不定類群 目前有12屬12種由於研究程度不夠,還不能置於現生的各動物門中,包括水母狀化石,雲南蟲,火把蟲等。

2 澄江生物群化石意義

以前所知道的最老的儲存軟體的生物群是中寒武世的加拿大布林吉斯頁岩生物群,它比早寒武世寒武紀大爆發要晚1000多萬年。因此,加拿大布林吉斯頁岩生物群不可能指出地球上最老的動物都是些什麼。我們對寒武紀生物大爆發所產生的生物及生物群落結構所知甚微。

在現代的海洋中,70%以上的動物種和個體實際上都是由軟組織構成的,因而極少有形成化石的可能。那麼寒武紀生物大爆發時是不是也會產生如此眾多的軟軀體動物?澄江生物群的發現,使我們如實地看到了地球海洋中最古老的動物原貌;才使我們認識到,自寒武紀生物大爆發時,地球海洋中就生活著紛繁眾多,生態各異的動物;絕大多數地層中儲存的硬骨骼化石誤導了我們對早期生命的認識。

例如葉足動物門的有爪動物,現在只生活在南半球的少數陸地地區。澄江動物群告訴我們,有爪動物在寒武紀大爆發時不但存在,其形態還出乎意料地比現代有爪動物更加豐富多彩。

澄江動物群化石儲存在細膩的泥岩中,動物的軟體附肢構造儲存精美,且呈立體儲存。構造細節能比較容易地在顯微鏡下用針尖揭露出來。通過澄江化石的研究,我們完全能夠修正某些同類生物群原先的研究錯誤觀點。

如動吻動物門的大型奇蝦類動物,具有100餘年的研究歷史,過去一直把此類動物認為是無腿的巨大怪物。澄江生物群不但存在在這類動物,而且儲存好,型別多,我們研究從根本上改變了原來的觀點。加拿大布林吉斯頁岩葉足動物門的怪誕蟲的研究,科學界一直把它作為不可思議的奇形怪物。

澄江同類化石的研究,證明原來的研究成果是背、腹倒置。如果沒有澄江動物群,我們對這些動物的認識永遠是一個謎。

節肢動物是動物界中最龐大的一類,但是關於節肢動物的原始特徵以及各類群之間的關係,科學界對其瞭解很少。以往所發現的化石,多是節肢動物的外骨骼,而解決節肢動物的分類,論述其演化關係,關鍵構造是腿肢。儲存好的腿肢在化石中很少發現。

因此關於寒武紀節肢動物的系統分類處於一個混亂狀態。通過澄江節肢動物的研究,對節肢動物分類關係和原始特徵有了一個清楚的認識。澄江節肢動物具有一個非常原始的體軀分化,例如現代蝦大約有18個不同型別的體節,而澄江節肢動物僅僅有3或4個。

這充分展示了隨著漫長時間的推移,節肢動物體節特化而行使不同功能的演化趨勢。澄江生物群中,雙瓣殼節肢動物多種多樣,小者1mm左右,大者可達100mm以上,許多種類儲存有完美的軟體附肢。研究證實,相似殼瓣卻包裹著十分不同的軟體和附肢。

因此它們的殼瓣不能作為分類和相互關係的依據,殼是趨同演化的結果。同是雙瓣殼節肢動物,它們可以分屬於不同的超綱。因此,澄江生物群為我們研究早期生命起源、演化提供了寶貴證據。

澄江生物群向人們展示了各種各樣的動物在寒武紀大爆發時立即出現,現在生活在地球上的各個動物門類幾乎都已存在,而且都處於一個非常原始的等級,只是在後來的演化中,各個不同類群才演化為一個固定模式。如現在所有昆蟲的頭部體節數量都是一樣的,而原始的節肢動物類群頭部體節的數量變化則相當大(從1節到7節)。從形態學的觀點來講,早寒武世動物的演化要比今天快得多。

新的構造模式或許能在「一夜間」產生,門和綱一級的分類單元特徵所產生的速度或許就如我們認為種所產生的速度一樣地快。而達爾文認為,較高階的分類範疇是生物種級水平演化變化慢慢堆積的結果,依次達到屬、科、目、綱和門級水平。這並不意味著達爾文是不正確的,由於受當時科學條件束縛,但是其理論是不全面的。

自然選擇很大程度上是一個穩定選擇,這種選擇有可能阻礙著演化。另外,正如在現生的昆蟲和植物中所遇到的情況,新種或許通過單個或少數幾個突變就可以形成,實際上雜交種卻難於產生。在寒武紀,新門(例如腕足動物門)通過不同器官在成長速度中,通過簡單的轉換就可以產生,以致於成年個體能夠儲存祖先幼蟲的濾食生活方式。

這個過程在幾百年或幾千年內就可以形成、產生新門。澄江動物群給我們提供的生物高階分類單元快速演化的證據(突變)是我們在教科書中所讀不到的。

澄江生物群給我們提供了一個完整的最古老的海洋生態群落圖,這種生態群落之前我們的認識幾乎是一片空白。現在,我們不僅能知道在寒武紀大爆發時產生了哪些動物,我們還能初步瞭解不同動物的生活方式和食性。澄江動物群或許還能幫助我們瞭解寒武紀生物大爆發中生物演化的原因,以及誘發這種大爆發的理由。

自《生物學通報》2023年第12期

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