古老的软躯体化石

一.没有硬骨头，也要留在地层中

地层中的化石记录是一个“带有偏见的户口调查员”，它非常偏向那些有硬骨骼的生物，不过还是有些软体生物负隅抵抗，走入了化石记录当中，名留地质历史

△恐龙化石

提到化石，相信大家很自然地就会想到博物馆中陈列的高大恐龙骨架、奇异的三叶虫、形如羊角的珊瑚、坚硬如石的贝壳。

这些都是远古时代动物的骨骼或硬壳经过石化过程的产物。动物的硬体部分，如壳体、骨骼、牙齿等，这些部分主要由矿物质组成，比较容易形成化石。

而动物的软躯体大都被氧化、水解、酶化而丢失，非矿物质的生物结构通常都会分解得了无痕迹，难以保存为化石。想要留在化石记录中，必须有特殊的埋藏条件才行。

生物软躯体化石得以保存的具体环境条件可能各不相同，但它们都有一个共同点，这就是生物活体或尸体必须迅速被掩埋，在软体腐烂之前与腐化微生物隔离，并且快速矿化，记录在岩层中。

保存在琥珀中的昆虫和冻土中的猛犸象，就是其中的典型代表。

△蚂蚁琥珀

科学家们通常会把地球上的地层比喻为记录地球发展历史的一本巨著，而化石就是这本书中的文字，记载了地球发展中各时期的生物及其生存发展状况。

研究化石的科学就是古生物学。古生物学的基本目的任务，就是研究地球发展历史中的生物面貌和发展规律。

经过近二百年的研究，人类已获得数以亿计的生物硬体化石标本。通过这些标本，逐渐向大家展示出寒武纪以来生物演化的总体面貌。

但是由于仍缺少直接的化石证据，还有许多生物门类的起源及演化情况仍然扑朔迷离，这也是人类正在努力探索的奥秘之一。

△蜻蜓化石

据估计，地史时期曾出现过的生物估计在10亿种以上，而人类已发现的却仅有13万种，只占地史时期可能存在物种的万分之一。

所发现的这些生物的化石多为生物硬体，而信息含量最多的软体部分却化为乌有。

于是，有远见的古生物学家着力寻找生物软躯体化石。这类化石虽不多见，但能够提供全面、可靠的生物学信息，在生物分类学及系统演化研究中具有举足轻重的作用。

软躯体化石还能够全面准确地展示生物与环境、生物与生物之间各种共生依存、取食对抗等关系。

所以人们把保存精美软躯体的化石群称为古生物学的宝库，探寻生物软躯体化石库并深入研究便成为当代古生物学的一个重要热点。

△水母化石

二.科学观察窗口——化石库

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。

目前世界上发现的软躯体化石库有数十个，对古生物学者而言，最完美的、可解密寒武纪大爆发与动物门类起源的研究对象，莫过于布尔吉斯页岩型化石库。

01.布尔吉斯页岩型化石库

布尔吉斯页岩型化石库最早在1909年发现于加拿大落基山脉寒武纪中期的布尔吉斯页岩中，并因此得名。

该化石库长期在古生物学和进化生物学研究中“独领风骚”。百余年来，此类化石库在全球各地已发现50余个，但按照化石保存质量的优劣及化石物种多样性的高低等标准来看，仅有加拿大布尔吉斯页岩化石库和1984年发现于我国云南省的澄江化石库成为了“理想的顶级研究目的地”。

△布尔吉斯页岩化石库和澄江化石库位置图

02.澄江动物化石库

80年代发现的我国云南澄江软躯体化石库，是显生宙最古老的化石宝库，因而其意义也最大，被称为二十世纪的重大科学发现之一。

澄江化石库富含多门类软体构造化石，其中有主要体腔动物门类的祖先类型和门类间过渡类型代表，为体腔动物早期爆发式演化提供了大量研究信息。

云南澄江生物群发现三十几年来，已在数十万件化石标本中发现了超过280个物种，研究成果28次登上Nature/Science/PNAS三大科学期刊，成为我国唯一化石地世界自然遗产。

△澄江动物群抚仙湖虫

△澄江动物群中华微网虫化石

△澄江动物群中华微网虫复原图

03.清江动物化石库

2019年3月前，提起证明寒武纪生命大爆发存在的化石群，人们会想到云南澄江生物群和加拿大布尔吉斯页岩化石库，但今后也许会多出一个：来自中国湖北的清江生物群。

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。

△清江生物群林乔利虫化石

△清江生物群中发现的新物种化石

△清江生物群中发现的水母化石

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。

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，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。

清江化石库提供了无法企及的早寒武纪时期每日营生的惊人一瞥，而这一切都是未经地质作用“修订”过的。

△清江生物群模拟复原图

软躯体化石的研究魅力就在于那些生物在被埋藏的时刻可能都还活着，它是一个“生命聚会的场所”。

就是这几米厚的岩石单元，提供了更多关于现代生物圈起源的信息，而地质科学工作的任务就是要挖掘出这些信息，告知人类。

生物软躯体化石库是自然界中的重要财富，对此既要认真加以保护，更要加大力度深入研究。

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参考文献：

张兴亮, 舒德干. 实验埋葬学及其研究进展[J]. 地球科学进展, 1998, 13(6):518-525.

姚洋. 早寒武世澄江化石库中的软躯体化石富集层研究[D]. 西北大学, 2006.

王妍. 澄江化石库中的海葵动物[D]. 西北大学, 2010.

部分素材来源于网络，仅用于科普传播

出品/锦绣科学文创团队

撰稿/石头 编辑/ 夏玫雪