▲清江生物群模拟复原图
2019年3月22日，西北大学早期生命与环境创新研究团队张兴亮、傅东静等团队在Science在线发表题为“The Qingjiang biota—A Burgess Shale–type fossil Lagerst?tte from the early Cambrian of South China”的研究论文，首次在国际上公布了该团队在中国宜昌长阳地区清江与丹江河的交汇处，发现了距今5.18亿年的寒武纪特异埋藏软躯体化石库，并命名为“清江生物群”。这是进化古生物学界又一突破性发现。
《科学》杂志同期刊发了题为“寒武纪化石宝库”的专家评论。国际著名古生物学家Allison C. Daley评价：“清江生物群是令人震惊的科学发现！其化石丰富度、多样性和保真度世界一流，科学价值巨大。后续研究将有望填补我们对于寒武纪大爆发的认知空白并解决动物门类起源演化方面一系列科学问题。”
进化古生物学的突破性发现
寒武纪大爆发与生命起源、智能起源等共同被列为“六大自然科学难题”。而要破解寒武纪大爆发的奥秘，除了基于理论的科学猜想，更需要发现恰当的科学观察窗口——化石库，以找到可靠的化石实证。
此次发现的清江生物群，在4351件化石标本中，已分类鉴定出109个属，其中53%为此前从未有过记录的全新属种。生物统计学“稀疏度曲线”分析显示，清江生物群的物种多样性将有望超过包含布尔吉斯和澄江在内的全球已知所有寒武纪软躯体化石库。
傅东静介绍，“清江生物群的特色和优势，体现在新属种比例最高、后生动物相对多样性最大、软躯体生物类群最多、化石形态保真度最优、原生有机质的埋藏保存最好等五个方面，具有难以估量的研究潜力。”
显然，位于中国宜昌的清江生物群，在《科学》刊发文章的这一天，就向全球昭示，这里将成为开展寒武纪生命大爆发研究最理想的顶级“化石宝库”。
▲清江生物群中目前发现的此前从未有过记录的全新属种
拥有无限可能的“化石宝库”
如今地球上的动物界共有38个门，在寒武纪生命大爆发时期的化石中，已发现20个现生的动物门类和6个已灭绝的动物门类，但仍有18个现生动物门类尚未在寒武纪找到化石代表。在过去的35年间，古生物学家曾在澄江生物群的研究中找到了许多动物门类的最早化石记录。
清江生物群距离澄江生物群化石产地1050公里，张兴亮介绍，“生物地层学研究显示，清江生物群和澄江生物群是同时代的、位于不同古地理位置的生物群。二者都距今约5.18亿年，处在寒武纪生命大爆发时期动物门类爆发式出现的极盛时期。两者的科学研究价值具有很强的互补性。与澄江生物群相比，清江生物群生活于远离海岸的较深水环境，代表了不同生态环境下的全新生物群落，这一点从其超过半数以上的新属种可以证实。因此，清江生物群后续的大规模发掘，将为发现和探索新的躯体构型和新的动物门类提供第一手材料。”
在新的化石产地，除了能够找到更多新的动物门类，不断丰富物种多样性外，全新的生物组合面貌的揭示，尤其是具有创新身体结构的重要生物类群的发现，将为研究早期生命演化的关键环节和过程提供新的证据。
以中科院院士舒德干领军的团队在达尔文提出的地球生命呈“树形演化”猜想基础上，通过数十年的研究与实证，勾勒出了寒武纪生命大爆发时基础动物、原口动物、后口动物三大枝系演化“大树”的基本轮廓，进而在全球首次构建了完整的早期动物谱系树框架图。
“通过我们已开展的研究发现，清江生物群中双胚层辐射对称的动物占主导，刺胞动物身体构型分异度高，蜕皮动物类群中极其罕见的动吻动物繁盛。此外，我们还发现了许多形态奇异的崭新物种。随着研究的展开，清江生物群将为‘早期动物谱系树’到底在哪里分叉，在哪里开枝散叶，找到更多生物进化的直接证据。”傅东静说。
不仅在古生物学研究领域具有突出的价值，清江生物群的发现，对于进化生物学、系统发生学以及埋藏学、地球化学等交叉学科前沿研究方向，也具有非常特殊的价值。
动物的系统发育、营养动力以及关键进化特征的出现等问题研究，依赖于发现更多的软体结构和更优质的形态保存，如内脏、鳃条、脊索、神经组织、心血管系统等等，然而众所周知，这些都属于埋藏上高度不稳定的组织器官。到底是怎样特殊的埋藏机制，才使得布尔吉斯页岩型化石库能够保存软体结构？这一疑问至今在学术界争论不休。
目前全球两个保真度最高的布尔吉斯页岩型化石库——布尔吉斯和澄江，在埋藏之后分别经历了高温变质、风化作用等严重的地质改造，其样本已无法用于深入开展埋藏学研究。而在清江生物群发现的软躯体化石，奇迹般地以原生碳质薄膜形式保存了原始的有机质，毫无疑问，这里将为开展埋藏学和地球化学研究，进而开展深入的古环境研究提供理想素材。困扰《科学》和学术界多年的动物软体结构特殊埋藏机制问题，或将在清江化石库得到破解。
▲林乔利虫化石
关于对“清江生物群”的命名，傅东静说，一方面是因为化石埋藏地是在清江与丹江河的交汇处，更重要的一个原因，是希望清江与澄江生物群日后能够成为享誉世界的“中国两江生物群”。
这样的命名是有传承的。此前的数十年间，舒德干将其首次发现的古老生物先后以“华夏鳗”“云南虫”“昆明鱼”“西大动物”等字眼命名。他说，“这样命名就是为了纪念发现它们的地方，记载中国在科学史上的重要贡献。中国需要更多的人来为科学发现的里程碑来培土，为我们这样一个伟大的、曾经创造过无数优秀文明的国度增添更多的荣誉。”
目前，该团队在已有研究基础上，将对清江生物群开展包括古生物学、地层学、古生态学、沉积学、化石埋藏学、地球化学在内的多学科综合研究，逐步解决动物门类起源与寒武纪大爆发的深层次科学问题。
出生于1982年的傅东静副教授是该论文的第一作者，张兴亮教授为通讯作者，西北大学是论文第一完成单位。这是由中科院院士舒德干领衔的西北大学早期生命与环境创新研究团队自1996年以来在《自然》（Nature）、《科学》（Science）上发表的第14篇研究论文。
编辑：储舒婷
责任编辑：许琦敏
图片：早期生命与环境创新研究团队提供
来源：西北大学新闻网