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5亿年前，一场伟大且“随便”的造型设计
本期主播
朱茂炎 中科院南京地质古生物所研究员，中国科学院大学和南京大学教授 | |
程巍William 高山大学2019级学员，达尔文细胞、火箭派航天创始人 |
寒武纪大爆发与奥陶纪生物大辐射的区别
William：
上期我们讲到了寒武纪大爆发的简单背景（详情点击：《“适者生存”，却不一定活得最久》），此后还出现了奥陶纪生物大辐射，这两者之间是什么关系，有什么区别？朱茂炎：
对，寒武纪大爆发之后，是奥陶纪生物大辐射，它的时代是连续的。寒武纪大爆发指的是高级类别的动物的爆发，是跟现在的造型类似的动物的“根”，比如脊椎动物。就像一棵大树，主要的树干有了，但那些小枝、树叶还没有快速发展出来。
寒武纪是一个系统框架的建立时期，我们现在看到的动物这一支几乎没有脱离寒武纪的框架，甚至寒武纪时的多样性或者基本造型比现在还复杂。然而那些复杂的早期生命一部分消失了，只有某些枝干留了下来。
寒武纪生物
奥陶纪大辐射是在物种层面或低生物级别的层面上的演化事件，它派生的物种多样性比寒武纪时要多得多，但是多样性的基本框架还是在寒武纪大爆发的基础上建起来。
奥陶纪海洋
这就跟“达尔文进化树”是不一样的。我们做寒武纪大爆发研究的时候，完全是从根本上对进化论的重新思考。为什么会这样？
从进化树的大框架上来讲，尽管演化在不停地创新，但它依然还有保守性。寒武纪大爆发之后的5亿年来，整个生命进化中，动物造型基本上没有增加，甚至还减少了，这是很难理解的事情。
寒武纪大爆发研究及展望
80年代，侯先光老师发现了澄江生物群，这在80年代是非常了不起的。那个时候，国际上研究寒武纪大爆发或生物大辐射的很多证据都来自于加拿大落基山脉西部山区的一个寒武纪地层——布尔吉斯页岩内，它大概距今5.05-5.1亿年。
而澄江生物群是距今约5.3亿年，比它早一两千万年。澄江生物群中陆续的发现表明，这里保存的古生物化石完整性和多样性比布尔吉斯页岩更加令人吃惊，这里甚至发现了原始脊椎动物。
关于寒武纪大爆发方面古生物的研究，如果说国际第一轮研究高潮在1989年斯蒂芬·杰·古尔德的《奇妙的生命》一书出版后达到了高峰期，那么90年代澄江生物群的研究就掀起了新一轮的高潮。
澄江动物群生态复原 杨定华绘图
我们就一直追溯历史，往前推，推到寒武纪大爆发之前，深入探究寒武纪大爆发的根源。这是我的研究方向。
最早我们研究早期骨骼化石，我们叫“小壳化石”，保存在我们国家及全球各地的磷矿地层里。这些生物出现在澄江生物群之前的大概1000-2000万年内，是在地球上快速出现的。
继续往前推，我们在贵州一个6亿年前的磷矿岩中发现了多细胞生命化石，这些发现在《Nature》和《Science》杂志上同时发表，发现了全球最古老的动物化石，把动物起源从5亿多年前提前到了6亿多年前，这在当时也引起了轰动。
这些年来还有系列进展，包括6亿年前后的动物及其遗迹等等。
William：
我们一直在往前推，那么您的指南针或者大致方向在哪里？朱茂炎：
我不能保证我的研究方向就一定能够找到想要的结果，这是科研的不确定性决定的。但我们按照进化的思想去推，一定能找到动物的根，寒武纪大爆发的起源点。做古生物研究有时候像是靠运气，但也不全是靠运气。前辈科学家做了很多积累，我们根据现有知识推测哪里有可能性，就把精力花在哪里。
分子生物学家通过蛋白质及基因的演化速率可以去推算出动物起源的时间，这种方法我们叫“分子系统学”和“分子钟”。他们认为动物一定是在寒武纪大爆发之前起源的，大约距今7~8亿年动物应该就出现了。作为古生物学家需要找到证据。
比如说去我国南方某个保存很好的地层，去西伯利亚无人区的碳酸盐地层，去摩洛哥寒武纪地层等等地方去找化石，这样一步步做，发现就会越来越多。
这些年来我带领自己的团队和国外同行合作，不仅仅研究古生物化石，还从整个地球环境、系统等各个角度来探讨这个过程，还是很有意思的，现在看来，回答寒武纪大爆发这个问题，至少我们比以前要更全面，认识要深刻得多，这是我们目前正在做的事情。
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