生命进化的十大发现(五)

5.布尔吉斯页岩（1909年）

1909年，查尔斯·都利特·沃尔科特在加拿大洛基山的高处发现了含有寒武纪化石的地层，为我们认识5亿余年前地球上的生命打开了新窗口。

最初，沃尔科特发现了中寒武纪三叶虫以及像蠕虫那样的动物软体的压印化石。于是在第二年夏天，他在这里进行了大规模的发掘，得到了除有壳的三叶虫和海绵动物以外的100余种保存十分完整的无脊椎动物化石，有像海母、海葵那样的腔肠动物，有环节动物，也有像海参那样的棘皮动物。在这里，他一共采集了65000余块标本，并对之进行了分类，发现这些化石是现生动物的祖先。后来，他把这些动物称为布尔吉斯生物群。

经过大规模的发掘、采集后，布尔吉斯生物群给当时科学界造成极大震撼。它使科学家第一次清楚地认识到，在寒武纪的海洋中，具有骨骼化的动物仅仅占少数，绝大多数是不易保存的软体动物门类，纠正了人们对寒武纪仅存有三叶虫等少数硬体动物的错误认识。

布尔吉斯页岩有力地证明，在5.05亿年前的寒武纪中期，无脊椎动物惊人的丰富，被科学界视为生命起源和早期演化的重要依据。布尔吉斯页岩为破解寒武纪生命大爆发之谜提供了重要线索。

经过100余年的研究，人们对于布尔吉斯页岩这个距今约5.05亿年的生物群有了比较深入的认识，现在仅从化页岩发现的化石，共识别出了170个种，其中有超过100个是沃尔科特当时描述的。根据对布尔吉斯页岩动物形态特征的分析，共识别出了三种摄食模式：滤食者、食底泥者和猎食者。再加上以藻类为主的初级生产者，一个现代海洋生态系统已经基本建立。

在布尔吉斯生物群中，节肢动物是优势种群，另外海绵、蠕虫、腕足、棘皮甚至脊索动物等的软体都有保存，而且这些生物大多数是生活在深海的。在布尔吉斯细纹层的页岩中，有大量软体保存为黑色有机质膜，软体部分如肌肉和矿化程度较低的骨骼都被很好地保存了细节。软体保存的原因通常解释为海洋或陆地浊流的快速埋藏及对生物的快速杀死作用。地震、风暴或重力可能引起沉积物的搬运并造成浊流，浊流携带的微细颗粒的泥质快速将生物埋藏，缺氧的环境导致食腐生物活动减弱，对生物尸体的破坏也较弱。最初曾有人认为是黏土在生物软体表面的附着作用使软体得以保存，但有实验发现黏土的颗粒太大，几乎不可能均匀黏附到生物表面并将其结构长期保存。于是就有人解释是细菌活动产生的铁离子首先黏附到了生物表面，并最终保存其结构。然而，这些软体得以保存的最终原因，一直没有定论。

布尔吉斯页岩并不是独一无二的。到目前为止，在全球范围内总共发现了超过30个布尔吉斯页岩型生物产地，分布在格陵兰、中国、澳大利亚、西伯利亚、西班牙和波兰，时代为寒武纪早中期。自20世纪80年代以来，在中国西南地区的寒武纪地层中相继发现了三个布尔吉斯页岩型软体后生动物化石群：澄江动物群、关山动物群和凯里动物群。经过近20年的研究，目前仅在澄江动物群中就已经发现与布尔吉斯生物群相同的属近20个。这些化石点的发现，极大地丰富了人们对寒武纪生物演化的认识，说明在此之前很多动物类群已经经过了漫长的演化历史，寒武纪大爆发也不再像以前认为的那样，动物是在寒武纪初期“一夜之间”神秘出现的。