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发布时间:2007-09-26
人类历史依照使用工具的演替划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等;而地球演化史的纪年则是根据动物的出现及其发展演进的阶段性来划定的。地球上的动物化石开始明显大量出现以后的时代称为显动宙或显生宙,此前动物化石稀少或隐而不现的时代统称为隐动宙或隐生宙。46亿年的地球历史中有7/8属于隐生宙。历经5.4亿年的显生宙依据动物类群由低等到高等的演替顺序被分为三个代(古生代、中生代、新生代),进而再细分为11个纪。寒武纪是显生宙的第一个纪;由于其初期动物化石在全球范围内突然大量出现,所以它作为界定隐生宙与显生宙的特定标记一直受到特别关注。19世纪30年代,当牛津大学柏克兰教授最先观察到这一现象时,这位著名的自然神学家借用这一神奇现象满怀激情地讴歌了上帝造物的英明和伟大。20多年后,这个曾经使上帝变得尤为“伟大”的生命创造事件却成了达尔文创立生物演化学说的重大难题。在神创论一统天下的时代,聪明过人的达尔文借用常见的“化石记录保存不完整”现象绕过了这一棘手难题。他预言,如果化石记录保存完整的话,在“化石爆发”之前还一定能够看到漫长的生命遗迹。这一推测后来部分得到了证实。 在结束5年环球航行的第二年(1837年),达尔文便形成了“物种可变”的反传统思想萌芽,并在其第一本物种起源笔记中首次“偷偷地”勾画出了关于生命演化的“分叉树形图”;22年后,达尔文又通过《物种起源》中惟一的插图更规范了“分叉树形图”猜想。正是这棵示意性的“生命之树”简图,彻底改变他的自然神学观,也因此逐步改变了整个人类的世界观。一个半世纪以来,达尔文猜想以其神奇的魅力“引无数英雄竞折腰”:自德国著名进化论者赫格尔1866年首次尝试构建第一幅生命树图以来,有数不清的生物学家和古生物学家从不同层面提出过各种各样的谱系演化图。“生命之树”极为庞大,它可以按照演化等级和营养方式细分为若干种亚树:“原核生命树”、“植物树”、“真菌树”和“动物树”等。无疑,人类对包括自身在内的“动物树”最为关切;现代动物学家所关注的是“今日之树”的重建,而古生物学家最钟情的乃是古动物“源头之树”的实证。尽管进化生物学家长期探索并不断接近真理,但时至今日,我们离达尔文猜想的完全证明仍有很远很远的距离。显然,完成对这类意义特别重大的科学猜想的证明,比数学界的哥德巴赫猜想、庞加莱猜想的证明要艰巨得多! 地球上38亿年生命演化史经历了无数大大小小的创新事件,其中影响最为深远的有三次:生命起源、真核生物的出现和动物界的形成。前两次事件“静悄悄”地进行,发生的时间、地点不详,极少留下可供追寻的记录;而后一事件却开展得如此轰轰烈烈,以致在隐生宙与显生宙转折处形成了阵阵“爆发式”景观,而且留下丰富多彩的化石记录,使我们得以逐步辨识出早期动物树框架形成的历史轨迹。 除了最低等的“准动物”海绵之外,整个动物界可以划分为双胚层动物、原口动物、后口动物三个亚界。人们开始取得共识,寒武纪大爆发包括三个主要阶段:前寒武末期的埃迪卡拉纪的爆发“前奏期”或“引线期”、寒武纪初梅树村期的爆发“序幕期”以及约1000万年后澄江化石库时代的爆发“主幕期”。半个多世纪的大规模调查研究告诉人们,这三个阶段大体上与三个动物亚界的起源及首次大辐射分别对应。在这里,我国几个得天独厚化石库的探索研究发挥了至关重要的作用。贵州埃迪卡拉纪瓮安生物群中分析出了可信的微小双胚层动物和动物胚胎化石;华南梅树村期门类多样的“小壳化石”代表着原口动物谱系的首次大辐射;尤其值得一提的是,早寒武世澄江化石库所代表的爆发“主幕”已诞生出完整的早期后口动物谱系。至此,大爆发已经基本实现了动物树整体轮廓的构建,从而奠定了今天动物界的框架。换句话说,时代更晚的加拿大布尔吉斯页岩化石库极少提供动物界门类增加的新信息。这意味着,无论是在保存规模和质量还是在进化生物学的历史地位上,澄江化石库已经明显超越了布尔吉斯页岩。这一“超越”是多方面的,但最集中的亮点是首次勾勒出从古虫动物门到最原始脊椎动物“天下第一鱼”的早期后口动物完整谱系;这恰好与追寻人类早期始祖密切相关。我们人类之所以能够直立,关键在脊椎;我们由于智能所带来的一切成功均源于头颅;能保证我们进行各种运动的驱动器是心脏。而后口动物谱系中最早最原始的脊椎、头颅和心脏皆始见于“天下第一鱼”昆明鱼和海口鱼!如果继续往前步步追溯,后口动物谱系的根底类群会是什么?很可能就是初具鳃裂构造的古虫动物门;正是鳃裂的出现,引发了动物在取食和呼吸方式上的革命性进步。 当然,我们还应该清醒,要最终搞清寒武纪大爆发三个阶段一脉相承的内涵以及爆发的内因和外因机制,仍然任重道远。   …… (更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2007年8月号)

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