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探寻高等生命的起源

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此次蓝田生物群发现的化石,就是高等生物早期实实在在的证据,将高等生命的祖先年龄提前了近2000万年。

在如今的地球上,有着包括我们人类在内的很多肉眼可见的生命,这些生命几乎都是多细胞生物,也就是我们常说的“高等生命”。但是,这些高等生命的“祖先”是什么时候出现的?以前,这个问题的答案是距今5.8~5.4亿年前。如今,这个问题的答案可能被中国科学家改写――距今6.35~5.8亿年前的“蓝田生物群”,这一发现将地球上出现早期“高等生命”的时间提前了近2000万年。

2月17日出版的英国《自然》杂志刊登了一篇由中科院南京地质古生物所袁训来研究员带领课题组成员创作的研究论文,向世界展现了这一重大发现。这篇论文引起了国外同行的高度关注。同日出版的《自然》杂志新闻和述评栏目,国际早期生命研究专家、加拿大女王大学格・纳波尼教授专门撰写了题为《生物此刻已然变大》的文章,对中国科学家的这项新发现进行了评述。他指出,“蓝田生物群为早期复杂宏体生命的研究打开了一个新窗口”,“它们是地球上迄今最早的宏体生物”。

地球上最古老的生命都是单细胞微体生物,比如草履虫,渐渐地,才演化成多细胞、肉眼可见的、复杂的“高等生命”,学术界称之为“宏体生物”。

“生命从单细胞向多细胞演变,这是一个里程碑式的飞跃。生物多细胞化以后,才有细胞的分化,进一步实现器官的分化……这当中的节点在哪里?”中科院南京地质古生物所袁训来研究员告诉《北京科技报》,长期以来,古生物学家们一直在寻找最早的化石证据。

在此前,古生物学界一直认为,距今约5.79~5.4亿年的“埃迪卡拉生物群”是最古老的“高等生物”。该生物群于1947年在澳大利亚中南部的庞德砂岩层中首先发现。人们推断这是早期高等生物的化石。此后一段时间,在全球多个地区都有发现。其中,产自加拿大北部距今5.79~5.65亿年的“阿瓦隆生物群”是埃迪卡拉生物群里出现时间最早的群体。

专家推断,在埃迪卡拉生物群出现之前的海洋环境,是无氧的、没有生物的。不过遗憾的是,因为是在砂岩上发现的,所以科学家们找到的只是埃迪卡拉生物群的痕迹化石。由此得出的认识都只是推断,并没有确实的“证据”。

那么,属于“高等生物”的时代究竟是在哪个时间段呢?科学家们一直都在致力于解答这个疑团。1998年,袁训来在贵州瓮安磷矿发现了很多动物胚胎化石,那些化石,距今约6亿年,是迄今最古老的动物化石。多年来,袁训来和他的同事们一直在琢磨,“那么多的动物胚胎,它们的成体在哪儿?根据资料,贵州瓮安磷矿的胚胎化石是被海水搬运过,保存在重新沉积的岩石中。这很可能暗示着,胚胎化石的保存地点和成体生物的生活地点不在一起。”

“其实,除了瓮安磷矿以外,在长江三峡地区以及世界其他地区年龄相当的岩层中都有类似于动物胚胎的微体化石,这就意味着,这个时期的海洋中的动物应该有较为广泛的分布。可下‘蛋’的‘鸡’到底在哪里呢?我们需要找到成体的化石,才能证明它们的生活轨迹。”袁训来说。

“我们的研究小组经过详细讨论,最终锁定在安徽休宁的蓝田镇附近进行尝试性挖掘。”袁训来说。而之所以会选择蓝田镇,是因为这个地方位于北纬30°附近。

袁训来介绍说,众所周知,北纬30°线上是世界上许多令人难解的著名的自然及文明之谜的所在地:恰好建在地球大陆重力中心的古埃及金字塔群以及令人难解的“狮身人面像”、神秘的北非撒哈拉沙漠达西里的“火神火种”壁画、死海、令人惊恐万状的“百慕大三角区”……那么,“蓝田生物群”是不是北纬30°的又一神秘现象呢?这里是不是地球上早期“高等生命”的起源地呢?

早在上世纪80年代,就有地质学家在蓝田镇发现了化石,1992年,这里还曾经发现了不同形态的藻类化石,被命名为“蓝田植物群”。

袁训来说,蓝田镇附近的山上到处都有化石,在一些挖开的地方,随手扒一番,就可以找到不同类型的化石。一次偶然的机会,在当地助手余星峰家的房子下面的岩石上,袁训来意外发现有许多化石。 “那岩石都是一层一层的,从上到下,每一层岩石里都有化石,时多时少。”袁训来说。他发现在一小片岩石上布满了一个个黑色的小圆点。每一个圆点都是化石,它们的直径在0.5~1毫米之间。

“根据这些线索,我们课题组就在附近的山上另外开辟了一个新的化石采集点。”袁训来和他的同事们就在新的采集地足足“抠”了近半年时间。除了以前发现的海藻化石外,还发现了很多类似动物的化石,由此,也为以往称之为“蓝田植物群”的化石群带来了新的成员。

“而此次蓝田生物群发现的化石,就是高等生物早期实实在在的证据,将高等生命的祖先年龄提前了近2000万年。”袁训来说。

这些新的化石到底是不是动物化石呢?袁训来表示目前还不能完全确定,他称之为“可能的动物化石”,“但是,可以肯定的是它们至少不能简单地归为海藻类,现代藻类没有这样的形态。”袁训来说,这也是为何不再称这个化石生物群为“蓝田植物群”,而改称“蓝田生物群”的原因。

袁训来向记者展示了蓝田生物群的照片:它们“其貌不扬”,大多个体较小,在此次找到的化石里,最大的有15厘米,而最小的甚至只有0.5毫米,大多数都在3~4厘米左右。蓝田生物群类型也很多,有的是扇状,有的是纺锤状,有的还长了好多“触手”…… 一共15种不同形态类型的宏体生物。

这些宏体生物化石与地球上现存的哪些生物具有亲缘关系呢?袁训来认为,从外形上来看,一些海藻化石与现代的海藻非常类似,一些可能的动物化石与现代腔肠动物或蠕虫类相似,但至于是否就是它们的祖先,研究人员还要继续深入研究。

“我们从保存这些化石的岩层看,它们是由极微细的砂粒组成的页岩,层理发育也很完整,在沉积时没有受到水动力的影响,是海浪打不到的较深部的静水环境。”袁训来说,参照现在海洋的标准,水深应该在50米以下。“这些生物生存需要氧气,海藻需要光进行光合作用,所以深度应该是低于200米的透光带。”由此,专家得出结论:蓝田生物群应该生活在有氧的静水环境,水深在50~200米。

袁训来还向记者大胆设想了蓝田生物群6亿年前的生活场景:它们都生活在50~200米深的海底。那时候的海底,间隙性地有氧气。在阳光照进来的时候,植物们就像现在的海藻一样,抓紧时间“深呼吸”,靠光合作用过活;而动物,虽然不能四处游动,但头上有很多触手,它们靠这些触手捕捉身边经过的小生物过活。

袁训来告诉记者,此次公布的成果只是寻找6亿年前“高等生命”的第一步,接下来还要进行更细致的研究。“那些不能归为藻类的到底是不是动物?如果是,又是什么动物?它们生活的环境是什么样的,等等。”

另外,还要进一步探讨多细胞宏体生物的早期演化模式。“在此之前,根据埃迪卡拉化石群,早期生命研究专家们对宏体多细胞生物的起源和早期演化以及环境背景,提出了一些模式,现在有新的更古老的化石证据了。”袁训来根据自己的初步研究结果认为,“从现在的情况来看,也许对这些模式有新的认识。”

近日,安徽休宁县政府对外表示,他们正在把“蓝田生物群”申报为国家地质公园,将来这个地方将成科普基地。安徽省已正式下达“蓝田生物群”化石地质遗迹保护项目的任务书和设计审查意见,对化石出露点及剖面进行保护,包括设立保护围栏、永久性项目标志碑(牌)等内容。届时,国内外游客可到蓝田“追寻6亿年前的生命”。