见证5亿多年前的生命密码

  5亿多年的云南生物多样性是如何演化的？在晋宁区昆阳街道梅树村的“中国前寒武系地质自然保护区”里，前寒武系（震旦系）—寒武系界线层型剖面里的古生物化石也许能告诉你答案。如果还想更进一步看清古生物化石的细节，咱们再来探访云南大学古生物研究院，看看科学家用什么方式解锁化石里的生命密码。

  6月5日，滇池南岸的晋宁区昆阳街道梅树村一片安宁。“中国前寒武系地质自然保护区”被夏日的阳光笼罩着，透出几分神秘。此刻，位于昆阳街道的中国前寒武系省级地质自然保护区管护局里，科普宣教科工作人员周明健正忙着为来访者介绍保护区所保护的云南晋宁梅树村前寒武系（震旦系）—寒武系界线层型剖面（以下简称“梅树村剖面”）的现实意义。

  梅树村剖面究竟是什么？这里有什么？现在保护情况如何？未来将会发展成什么样？记者对此进行了探访。

  “中国前寒武系地质自然保护区”总面积117.09公顷，这里是中国前寒武系—寒武系界线层型及梅树村阶的建阶层型剖面，同时也是全球前寒武系—寒武系界线层型剖面和点位的中国候选剖面。

  “这里蕴藏着5.5亿年前至5.38亿年前完整的生物化石岩层剖面，记录了生物从菌藻类到节肢动物的演化过程。”周明健说，该剖面层序连续完整，富有丰富的小壳化石和痕迹化石，并且共生在一起，研究价值较高。1984年被国际地质科学联合会正式定为前寒武系—寒武系界线层型候选剖面。

  据中国前寒武系省级地质自然保护区管护局局长陈金龙介绍，梅树村剖面出土的物种之中，最具代表性的是小壳类动物，它的诞生时代比澄江帽天山那些奇妙的史前动物还要早。此后，在世界的任何地方，只要发现这套地层，只要看到这套地层中和晋宁梅树村剖面一样的小壳类动物化石，就可以断定这就是“前寒武系（震旦系）—寒武系”的地层分界线。

  在晋宁区博物馆一楼展出的“生命的印记——云南晋宁梅树村剖面古生物化石展”，正试图回答这个问题。

  展览由中国前寒武系省级地质自然保护区管护局主办，按照生物出现的时间先后顺序，展出116套珍稀古生物化石，逐一呈现地球早期生物进化史和相关地质古生物知识。展出的古生物化石包括早期生命与叠层石、梅树村生物群、遗迹化石、澄江生物群、泥盆纪化石五大类型，这些化石展示了菌藻类生物向带壳生物慢慢地过渡，再到节肢动物繁荣，最后出现脊椎动物的进化历程，充足表现了生物从少到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化规律。

  这个展览是梅树村剖面的一个缩影。研究表明，梅树村剖面的早寒武世地层层序完整、化石丰富，是当前我国发现地质古生物化石最丰富、保存最完整、研究程度最高的前寒武系—寒武系地质层型剖面。据介绍，在剖面厚度为332米的31个岩性段地层里，保存着丰富的古生物实体化石和遗迹化石，仅在下寒武系地层中就发现了距今5.4亿年的软舌螺及多门类小壳化石89属127种，遗迹化石34属52种，以及少数的微生物、疑源类、叠层石等化石。这些化石完整表现了生物进化过程，被命名为“梅树村动物群”，在世界地质古生物研究界享有盛誉。

  科学研究发现，前寒武纪—寒武纪之交是地球演化历史上最重大的变革时期之一，这一特殊时期涉及全球古板块运动、环境变迁、生命演化等一系列重大科学问题。有研究者指出，梅树村剖面和其中所发现的各类保存精美的早期生物化石，以及邻近的其他经典剖面及化石，都可以表明寒武纪早期生命的爆发式出现并不是以往认识的那么突然，而是地球表层生物圈演化各个阶段的实证体现，也是大自然留存给我们的祖先生命的珍贵实证记录，需要每一个人珍惜、保护和继续深入研究。

  据原云南梅树村剖面（省级）地质自然保护区管理委员会主任张世山介绍，类似梅树村生物群化石在英国、俄罗斯、蒙古、伊朗、摩洛哥、澳大利亚、加拿大、美国等国家和我国的湖北、湖南、贵州、四川、陕西等省都或多或少能够找到，但都不如梅树村分布得广，也没这么丰富多彩，尤其是多门类小壳动物化石与遗迹化石共生在一起的更不多见。

  从1939年发现至今，这些古生物化石慢慢的变成了晋宁的宝贝，也是昆明的宝贝，更是云南的、中国的宝贝。周明健说，这些年来，晋宁梅树村作为重要的地理标尺位置，吸引了德国柏林洪堡大学，英国莱斯特大学、牛津大学、阿伯丁大学，瑞士洛桑大学，美国亚利桑那大学、斯坦福大学，中国香港大学及中科院古脊椎动物与古人类研究所、中国地震局地质研究所等世界各地的科研院所、高校专家学者前来参观、考察、研究、学习。

  “梅树村剖面的研究成果震撼世界，它标志着我国在这一领域的研究已达到国际领先水平。”周明健透露，为保护好、宣传好这稀缺宝藏资源，让它们为人类造福，1989年3月，经云南省政府批准，建立“中国前寒武系（震旦系）—寒武系界线层型剖面省级自然保护区”。同年，经云南省环境保护委员会和云南省地质矿产局批准，中国震旦系—寒武系界线层型剖面地质自然保护区管理委员会成立。2017年7月，经云南省委机构编制办公室批准，成立中国前寒武系省级地质自然保护区管护局，负责梅树村剖面的管护、科研和科普工作。

  近年来，在昆明市委、市政府坚强领导下，梅树村剖面所在的晋宁区有关职能部门也积极利用梅树村地区及其古生物实体化石和遗迹化石，展示、宣传地球早期生物进化史和相关地质古生物知识，引导市民关注生物多样性发展历史，进而更好地去尊重自然、顺应自然、保护自然。

  今年的昆明科技活动周上，周明健首次带着梅树村剖面发掘到的化石亮相，目的是让更多人了解这个享誉世界的地质剖面。在活动期间，他不断向参访者讲述：“梅树村剖面保存着丰富的古生物实体化石和遗迹化石，目前发掘了800余块化石标本，对研究早期生物行为演化、海洋底质变化等具备极其重大意义。”

  “党的二十大报告提出，要‘加大文物和文化遗产保护力度’，这是梅树村剖面保护的基本遵循。”周明健认为，在中国前寒武系省级地质自然保护区管护局全体科研人员以及全国乃至全世界地质学家的不断努力探索下，生物起源的奥秘将被进一步揭开，人类不断探索的生命演化疑问也将被一一解答。（记者赵书勇报道）

  近日，云南大学古生物研究院运用先进的技术手段为5.2亿年前的古生物化石拍CT，揭开了澄江生物群中等刺虫化石的形态秘密，这项成果发表在国际期刊《英国皇家学会会刊B辑》上。

  作为显生宙以来地球上物种多样性最丰富的动物门类，节肢动物的起源与演化一直受到广泛关注，它们的关键形态特征——躯干外骨骼和附肢分化产生的演化节点及其早期状态，是学术界研究的热点问题。

  等刺虫是生活在寒武纪第三阶到第五阶的双瓣壳节肢动物，通常被认为是低等干群节肢动物和真节肢动物之间的过渡类型之一，对于研究真节肢动物的起源具有重要意义。然而，由于等刺虫宽大的壳瓣通常覆盖了眼睛和前附肢之后的几乎整个身体，其附肢细节及分化程度尚未明确，对该类群系统发育位置和生态特性的认识仍具较大不确定性。

  为了更好地揭开澄江生物群中等刺虫化石的形态秘密，由云南大学古生物研究院、澄江化石地世界自然遗产博物馆、美国哈佛大学研究人员组成的研究团队，在研究中创新运用了显微CT断层扫描技术、光学显微成像、计算机三维建模等先进技术方法。

  云南大学古生物研究院助理研究员麦慧娟先将古生物化石切成合适的大小，再固定到样品台上，放入显微CT扫描机器里。机器内部分为X射线光源、样品台、探测器几个部分，通过X射线穿透化石之后，获得化石的X射线信息，得到化石内部结构的图像。根据不一样的要求，利用显微CT扫描一块化石，需要几个小时甚至十几个小时不等，依据需求分辨率的精细程度，需要拍摄几百张甚至几千张化石CT图像，才能形成一个三维立体模型图像。CT扫描后，成百上千张CT图像形成的三维立体模型图像较为完整地揭示了澄江生物化石群中等刺虫的附肢细节和躯干外部形态。

  研究小组通过对精心甄选的、软躯体强烈矿化且保存立体度高的标本进行显微CT断层扫描后，等刺虫的三维立体图像无比清晰地展现在屏幕上，揭示了等刺虫附肢的关键细节。

  图像显示，等刺虫的前附肢及其后的14对附肢已然浮现明显的形态和功能分化。其中，前附肢为单肢型，由多个灵活连接在一起的肢节组成，可以有效捕捉猎物。紧接前附肢之后的4对附肢，不但长度较身体后部的附肢短，而且内肢肢节较为粗壮，内侧具有成对的刺，末端呈钩状，可以对捕捉到的猎物进一步处理，肢解其身体以助于进食。前附肢及其后的4对附肢可以视作功能性的头部。后部的大约10对躯干附肢，其内肢分节较多，缺乏内侧的刺和末端爪，而外肢发达，具成列排布的多个片状结构。这些躯干附肢应为运动附肢，兼有游泳和爬行功能。上述观察根据结果得出，早期节肢动物的附肢在等刺虫这一演化节点已发生了明显的头—胸体区分化。

  此外，据云南大学古生物研究院副院长刘煜介绍，之前的研究表明，等刺虫的躯干至少是弱硬化的，但研究小组针对大量标本开展的研究表明，等刺虫的躯干表皮还没有发生关节化、未具有硬化外骨骼，因此其躯干是完全未关节硬化的。根据这一特点，通过与其他物种类群的形态结构可以进行详细比对，表明在真节肢动物的演化历史中，节肢化极可能首先从附肢中开始，而躯干关节硬化的完整发育则有几率发生在较晚的阶段。

  刘煜表示，通过显微CT扫描后的研究，不仅补充完善了更多的等刺虫附肢精细结构，发现了附肢显著分化，出现头—胸体区功能性分化的现象，更重要的是，等刺虫未关节硬化的外骨骼揭示了早期真节肢动物躯干外骨骼与附肢节肢化的先后演化顺序，也为研究早期节肢动物演化提供了更多思考。（郑星）