动物多样性的基本体制在
寒武纪早期就已经建立了
从1990年以来,以陈均远为主的跨国科学研究小组,在帽天山等化石产地进行了多次发掘,收获的化石总数已达数万枚。他们在那些橙黄色的岩层里,几乎找到了所有现生动物的祖先的踪迹,另外还包括许多早已绝灭的生物种类。从这些令人眼花缭乱的化石记录中,陈均远发现,“现在地球上热闹非凡的上千万种生物归纳起来总共才35
个门,而我们在澄江化石中已经发现了20多个门一级系统(还不包括一些现在已经绝灭了的门一级动物),而且还在不断发现新的动物门。这说明了一个关键性问题,在寒武纪早期,动物多样性的基本体制就已经建立了。”
一个门一级系统里的动物,大致都有相同的内部构造,如水母是圆的,海星有五个角对称,鱼、恐龙和人类都只有一根脊椎。陈均远认为,“寒武纪大爆发是这些相同构造产生的起点,一直延续下来,为寒武纪与现在的动物之间建立了联系。因此,发育生物学和演化生物学、历史生物学与现代生物学、宏观生物学与微观生物学,都因这些化石记录的科学意义,而在这里找到了能够沟通的交汇点。”
帽天山看去完全是个平淡无奇的小山包,象一顶圆帽如在那里。公路从发现奇虾的地层旁穿过,来来往往的行人谁也不会向这个普通的黄色土堆多看一眼。科学家们来到这里却个个显得很兴奋。在黄橙色的倾斜岩层旁,我看着每一位低头敲打石头的科学家,他们中的一些是坐在实验室里搞胚胎发育或分子生物学的专家,我想对他们来说在野外寻找石化的生命记录恐怕还是第一次。台湾清华大学的分子生学物家李家维先生说:“别看分子生物学家没有受过古生物学的训练,但对于判断不同地层中发现的化石动物之间的亲缘关系,分子生物学家有他们的独到之处。”这也许就是古生物学家乐于见到不同学科的科学家进到这个行列里来的原因。
旧金山大学的海洋生物学家钱锟教授是位在美任教多年的华裔科学家,一派谦和的长者风度,非常易于接近。没过多久我就可以像老熟人一样感觉轻松地同他讨论问题了。他认为,寒武纪大爆发的惊人之处就在于Disparity,意思是“不一样”,或者是“相异的和有差距的”。各种各样、毫不相关的动物门类在寒武纪地层里几乎都有,种与种之间在外型上有巨大的差别;而且,不同门类的动物在其后的漫长地质年代里,演化的水平也是极为不同。他找到了一块页岩,递给我:“你看上面这个带柄的红红的小点,叫做海豆芽,我们现在海洋里见到的海豆芽还是这个样,从古到今一点没变。它靠过滤海里的微小生物生存。它不吃人家,人家也不吃它,好象很清高的。”然而,有一些动物的变化则大得惊人,如脊索动物的始祖——云南虫,它向着不同的方向演化出了鱼类、两栖类、爬行类(包括后来灭绝了的恐龙)、鸟类及哺乳类(包括人)。
从同一地点起跑的生物,有的走过几亿年还是老样子,有的则演化出差异巨大的不同种类的生物,同样的时间对它们起了迥然不同的作用,这与达尔文的均变进化理论是何等地冲突!
在以达尔文为代表的进化论者看来,生命的演化是渐变的结果。多细胞动物应该由少数彼此形态接近的物种所组成,不断演化的结果,物种之间的形态差异越来越大,多种生物门类的分野在演化的中后期才逐渐显现出来。但是寒武纪化石突然出现而且相互之间又千差万别的事实又将作何解释呢?达尔文时代就已被发现的化石记录曾使他深感困惑。
在当时,人们还不知道比寒武纪更早(前寒武纪)的地层中也有化石。
寒武纪大爆发之前到底发生了什么? 到前寨武纪地层中去看看
最近几十年来,开始有人在前寒武纪的地层中(有些只比寒武纪稍早一点)发现了越来越多的化石。这些发现使问题变得更加不可思议,因为所找到的几乎都是简单的单细胞生物化石,比较复杂的多细胞动物开始出现的年代事实上已非常接近寒武纪(5亿6千多万年前),而且这些化石开非实体,许多只是生物体的印痕而已。如著名的澳大利亚埃迪卡拉生物群,
是一些大型的多细胞生物所留下来的印模化石。有人认为它们是多细胞动
物留下来的,而塞拉赫等人认为,“我们看不到它们的口、腿、消化道和肛门等器官,没有什么可以表明它们是动物”。最近有人提出埃迪卡拉生物群代表一类与寒武纪以后的多细胞动物毫无关联的动物类群,也有人认为它们可能完全是由低等的真菌类生物所组成的。总之,埃迪上拉生物群在寒武纪后快速消失,与续寒武纪生物群之间存在明显的不连续性。
有一个值得一提的新发现是,1997-1998年陈均远与李家维在贵州省瓮安县5.8亿年前的前寒武纪地层中,发现了大量微型多细胞动物及其胚胎实体化石,似乎为前寒武纪动物尚不明朗的知识暗区点燃了一盏灯。但是,瓮安动物群与澄江动物群之间的关系还有待进一步研究。
寒武纪大爆发是否曾经发生过?到日前为止
尚不成为问题。现在的问题是,在大爆发前,地球上发生了什么?是什么导致了这次疯狂的进化?一些科学家认为是海水中一次化学物质的改变激
发了这场寒武纪的爆发。还有一些人认为是一次 遗传的变革促成了它的开始。众说纷纭。
在距澄江县几十公里的晋宁县梅树村,有一个界分寒武纪与前寒武纪的地质剖面,在这里走很短的距离就能从前寒武纪进入寒武纪。短短二三百米之内,你从空空如也的前寒武纪一边,逐渐在岩层中看到越来越多、越来越密的小壳化石。开始是两三个,紧接着是密密麻麻、数不胜数的软舌螺、单板类、腹足类等各式各样的小壳类化石。接近寒武纪标志的地方,大块的岩面上有无数弯弯曲曲的遗迹化石,那是软体动物在海底吃藻类时留下的痕迹。
从小壳动物群到澄江动物群短短不到200万年的时间,是寒武纪大爆发最关键的一幕,这是动物多样性基本体制的伟大诞辰。
带壳动物的出现为寒武纪大爆发揭开了序幕。此后动物的发展迅速升级:体表长出外壳和刺状的骨片,许多动物开始有了腿,动物生活开始有了
多样性,具备了攻击或防御能力。动物间开始互相 捕杀。 |