在云南昆明 見證5億多年前的生命密碼|世界時快訊

原標題：見證5億多年前的生命密碼

(相關(guān)資料圖)

晉寧區(qū)博物館展示的梅樹村剖面。

科研人員為市民講解研究成果。中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局供圖

澄江生物群中等刺蟲未定種的附肢形態(tài)證據(jù)。云南大學古生物研究院供圖

5億多年的云南生物多樣性是如何演化的？在晉寧區(qū)昆陽街道梅樹村的“中國前寒武系地質(zhì)自然保護區(qū)”里，前寒武系（震旦系）—寒武系界線層型剖面里的古生物化石也許能告訴你答案。如果還想更進一步看清古生物化石的細節(jié)，咱們再來探訪云南大學古生物研究院，看看科學家用什么方式解鎖化石里的生命密碼。

晉寧梅樹村剖面記錄古生物演化過程

6月5日，滇池南岸的晉寧區(qū)昆陽街道梅樹村一片安寧?！爸袊昂湎档刭|(zhì)自然保護區(qū)”被夏日的陽光籠罩著，透出幾分神秘。此刻，位于昆陽街道的中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局里，科普宣教科工作人員周明健正忙著為來訪者介紹保護區(qū)所保護的云南晉寧梅樹村前寒武系（震旦系）—寒武系界線層型剖面（以下簡稱“梅樹村剖面”）的現(xiàn)實意義。

梅樹村剖面究竟是什么？這里有什么？現(xiàn)在保護情況如何？未來將會發(fā)展成什么樣？記者對此進行了探訪。

梅樹村剖面是什么？

“中國前寒武系地質(zhì)自然保護區(qū)”總面積117.09公頃，這里是中國前寒武系—寒武系界線層型及梅樹村階的建階層型剖面，同時也是全球前寒武系—寒武系界線層型剖面和點位的中國候選剖面。

“這里蘊藏著5.5億年前至5.38億年前完整的生物化石巖層剖面，記錄了生物從菌藻類到節(jié)肢動物的演化過程?！敝苊鹘≌f，該剖面層序連續(xù)完整，含有豐富的小殼化石和痕跡化石，并且共生在一起，研究價值較高。1984年被國際地質(zhì)科學聯(lián)合會正式定為前寒武系—寒武系界線層型候選剖面。

據(jù)中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局局長陳金龍介紹，梅樹村剖面出土的物種之中，最具代表性的是小殼類動物，它的誕生時代比澄江帽天山那些奇妙的史前動物還要早。此后，在世界的任何地方，只要發(fā)現(xiàn)這套地層，只要看到這套地層中和晉寧梅樹村剖面一樣的小殼類動物化石，就可以斷定這就是“前寒武系（震旦系）—寒武系”的地層分界線。

梅樹村剖面有什么價值？

生命從何而來？生命又是如何演化的？這些一直都是人類不斷探索的終極問題。

在晉寧區(qū)博物館一樓展出的“生命的印記——云南晉寧梅樹村剖面古生物化石展”，正試圖回答這個問題。

展覽由中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局主辦，按照生物出現(xiàn)的時間先后順序，展出116套珍稀古生物化石，逐一呈現(xiàn)地球早期生物進化史和相關(guān)地質(zhì)古生物知識。展出的古生物化石包括早期生命與疊層石、梅樹村生物群、遺跡化石、澄江生物群、泥盆紀化石五大類型，這些化石展示了菌藻類生物向帶殼生物逐漸過渡，再到節(jié)肢動物繁榮，最后出現(xiàn)脊椎動物的進化歷程，充分體現(xiàn)了生物從少到多、從簡單到復雜、從低級到高級的演化規(guī)律。

這個展覽是梅樹村剖面的一個縮影。研究表明，梅樹村剖面的早寒武世地層層序完整、化石豐富，是當前我國發(fā)現(xiàn)地質(zhì)古生物化石最豐富、保存最完整、研究程度最高的前寒武系—寒武系地質(zhì)層型剖面。據(jù)介紹，在剖面厚度為332米的31個巖性段地層里，保存著豐富的古生物實體化石和遺跡化石，僅在下寒武系地層中就發(fā)現(xiàn)了距今5.4億年的軟舌螺及多門類小殼化石89屬127種，遺跡化石34屬52種，以及一定數(shù)量的微生物、疑源類、疊層石等化石。這些化石完整表現(xiàn)了生物進化過程，被命名為“梅樹村動物群”，在世界地質(zhì)古生物研究界享有盛譽。

科學研究發(fā)現(xiàn)，前寒武紀—寒武紀之交是地球演化歷史上最重大的變革時期之一，這一特殊時期涉及全球古板塊運動、環(huán)境變遷、生命演化等一系列重大科學問題。有研究者指出，梅樹村剖面和其中所發(fā)現(xiàn)的各類保存精美的早期生物化石，以及鄰近的其他經(jīng)典剖面及化石，都可以表明寒武紀早期生命的爆發(fā)式出現(xiàn)并不是以往認識的那么突然，而是地球表層生物圈演化各個階段的實證體現(xiàn)，也是大自然留存給我們的祖先生命的珍貴實證記錄，需要每一個人珍惜、保護和繼續(xù)深入研究。

據(jù)原云南梅樹村剖面（省級）地質(zhì)自然保護區(qū)管理委員會主任張世山介紹，類似梅樹村生物群化石在英國、俄羅斯、蒙古、伊朗、摩洛哥、澳大利亞、加拿大、美國等國家和我國的湖北、湖南、貴州、四川、陜西等省都或多或少可以找到，但都不如梅樹村分布得廣，也沒有這么豐富多彩，尤其是多門類小殼動物化石與遺跡化石共生在一起的更不多見。

從1939年發(fā)現(xiàn)至今，這些古生物化石已經(jīng)成為晉寧的寶貝，也是昆明的寶貝，更是云南的、中國的寶貝。周明健說，這些年來，晉寧梅樹村作為重要的地理標尺位置，吸引了德國柏林洪堡大學，英國萊斯特大學、牛津大學、阿伯丁大學，瑞士洛桑大學，美國亞利桑那大學、斯坦福大學，中國香港大學及中科院古脊椎動物與古人類研究所、中國地震局地質(zhì)研究所等世界各地的科研院所、高校專家學者前來參觀、考察、研究、學習。

怎樣保護利用梅樹村剖面？

“梅樹村剖面的研究成果震撼世界，它標志著我國在這一領(lǐng)域的研究已達到國際領(lǐng)先水平?！敝苊鹘⊥嘎?，為保護好、宣傳好這稀缺寶藏資源，讓它們?yōu)槿祟愒旄＃?989年3月，經(jīng)云南省政府批準，建立“中國前寒武系（震旦系）—寒武系界線層型剖面省級自然保護區(qū)”。同年，經(jīng)云南省環(huán)境保護委員會和云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局批準，中國震旦系—寒武系界線層型剖面地質(zhì)自然保護區(qū)管理委員會成立。2017年7月，經(jīng)云南省委機構(gòu)編制辦公室批準，成立中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局，負責梅樹村剖面的管護、科研和科普工作。

近年來，在昆明市委、市政府堅強領(lǐng)導下，梅樹村剖面所在的晉寧區(qū)有關(guān)職能部門也積極利用梅樹村地區(qū)及其古生物實體化石和遺跡化石，展示、宣傳地球早期生物進化史和相關(guān)地質(zhì)古生物知識，引導市民關(guān)注生物多樣性發(fā)展歷史，進而更好地去尊重自然、順應自然、保護自然。

今年的昆明科技活動周上，周明健首次帶著梅樹村剖面發(fā)掘到的化石亮相，目的就是讓更多人了解這個享譽世界的地質(zhì)剖面。在活動期間，他不斷向參訪者講述：“梅樹村剖面保存著豐富的古生物實體化石和遺跡化石，目前發(fā)掘了800余塊化石標本，對研究早期生物行為演化、海洋底質(zhì)變化等具有重要意義?！?/p>

“黨的二十大報告提出，要‘加大文物和文化遺產(chǎn)保護力度’，這是梅樹村剖面保護的基本遵循?！敝苊鹘≌J為，在中國前寒武系省級地質(zhì)自然保護區(qū)管護局全體科研人員以及全國乃至全世界地質(zhì)學家的不斷努力探索下，生物起源的奧秘將被進一步揭開，人類不斷探索的生命演化疑問也將被一一解答。（記者 趙書勇）

》》CT告訴你5.2億年前的“蟲子”長這樣

近日，云南大學古生物研究院運用先進技術(shù)手段為5.2億年前的古生物化石拍CT，揭開了澄江生物群中等刺蟲化石的形態(tài)秘密，這項成果發(fā)表在國際期刊《英國皇家學會會刊B輯》上。

上千張CT圖像形成三維立體模型

作為顯生宙以來地球上物種多樣性最豐富的動物門類，節(jié)肢動物的起源與演化一直受到廣泛關(guān)注，它們的關(guān)鍵形態(tài)特征——軀干外骨骼和附肢分化產(chǎn)生的演化節(jié)點及其早期狀態(tài)，是學術(shù)界研究的熱點問題。

等刺蟲是生活在寒武紀第三階到第五階的雙瓣殼節(jié)肢動物，通常被認為是低等干群節(jié)肢動物和真節(jié)肢動物之間的過渡類型之一，對于研究真節(jié)肢動物的起源具有重要意義。然而，由于等刺蟲寬大的殼瓣通常覆蓋了眼睛和前附肢之后的幾乎整個身體，其附肢細節(jié)及分化程度尚未明確，對該類群系統(tǒng)發(fā)育位置和生態(tài)特性的認識仍具較大不確定性。

為了更好地揭開澄江生物群中等刺蟲化石的形態(tài)秘密，由云南大學古生物研究院、澄江化石地世界自然遺產(chǎn)博物館、美國哈佛大學研究人員組成的研究團隊，在研究中創(chuàng)新運用了顯微CT斷層掃描技術(shù)、光學顯微成像、計算機三維建模等先進技術(shù)手段。

云南大學古生物研究院助理研究員麥慧娟先將古生物化石切成合適的大小，再固定到樣品臺上，放入顯微CT掃描機器里。機器內(nèi)部分為X射線光源、樣品臺、探測器幾個部分，通過X射線穿透化石之后，獲得化石的X射線信息，得到化石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。根據(jù)不同要求，利用顯微CT掃描一塊化石，需要幾個小時甚至十幾個小時不等，根據(jù)需求分辨率的精細程度，需要拍攝幾百張甚至幾千張化石CT圖像，才能形成一個三維立體模型圖像。CT掃描后，成百上千張CT圖像形成的三維立體模型圖像較為完整地揭示了澄江生物化石群中等刺蟲的附肢細節(jié)和軀干外部形態(tài)。

據(jù)悉，為5.2億年前的等刺蟲化石拍顯微CT，在國內(nèi)尚屬首次。

無損解鎖化石里的古生物密碼

研究小組通過對精心甄選的、軟軀體強烈礦化且保存立體度高的標本進行顯微CT斷層掃描后，等刺蟲的三維立體圖像無比清晰地展現(xiàn)在屏幕上，揭示了等刺蟲附肢的關(guān)鍵細節(jié)。

圖像顯示，等刺蟲的前附肢及其后的14對附肢已經(jīng)出現(xiàn)明顯的形態(tài)和功能分化。其中，前附肢為單肢型，由多個靈活連接在一起的肢節(jié)組成，可以有效捕捉獵物。緊接前附肢之后的4對附肢，不但長度較身體后部的附肢短，而且內(nèi)肢肢節(jié)較為粗壯，內(nèi)側(cè)具有成對的刺，末端呈鉤狀，可以對捕捉到的獵物進一步處理，肢解其身體以助于進食。前附肢及其后的4對附肢可以視作功能性的頭部。后部的大約10對軀干附肢，其內(nèi)肢分節(jié)較多，缺乏內(nèi)側(cè)的刺和末端爪，而外肢發(fā)達，具成列排布的多個片狀結(jié)構(gòu)。這些軀干附肢應為運動附肢，兼有游泳和爬行功能。上述觀察結(jié)果表明，早期節(jié)肢動物的附肢在等刺蟲這一演化節(jié)點已經(jīng)發(fā)生了明顯的頭—胸體區(qū)分化。

此外，據(jù)云南大學古生物研究院副院長劉煜介紹，之前的研究表明，等刺蟲的軀干至少是弱硬化的，但研究小組針對大量標本開展的研究表明，等刺蟲的軀干表皮尚未發(fā)生關(guān)節(jié)化、未具有硬化外骨骼，因此其軀干是完全未關(guān)節(jié)硬化的。根據(jù)這一特點，通過與其他物種類群的形態(tài)結(jié)構(gòu)進行詳細比對，表明在真節(jié)肢動物的演化歷史中，節(jié)肢化極可能首先從附肢中開始，而軀干關(guān)節(jié)硬化的完整發(fā)育則可能發(fā)生在較晚的階段。

劉煜表示，通過顯微CT掃描后的研究，不僅補充完善了更多的等刺蟲附肢精細結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了附肢顯著分化，出現(xiàn)頭—胸體區(qū)功能性分化的現(xiàn)象，更重要的是，等刺蟲未關(guān)節(jié)硬化的外骨骼揭示了早期真節(jié)肢動物軀干外骨骼與附肢節(jié)肢化的先后演化順序，也為研究早期節(jié)肢動物演化提供了更多思考。（記者 鄭星）

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