寻回失落的寒武纪，中国科学家找到了“亲历者”

花垣生物群生态复原图 杨定华 绘 中国科学院南京地质古生物研究所供图

开腔骨动物 异射骨 中国科学院南京地质古生物研究所供图

节肢动物 抚仙湖虫类 中国科学院南京地质古生物研究所供图

节肢动物 抚仙湖虫类 中国科学院南京地质古生物研究所供图

花垣生物群产地全景。中国科学院南京地质古生物研究所供图

在地球生命史诗中，寒武纪大爆发后的首次全球性灭绝事件——辛斯克事件，因其证据匮乏而长期成谜。北京时间1月29日，《自然》上线了中国科学院南京地质古生物研究所等团队的成果，揭开了来自湖南花垣、距今约5.12亿年的特异埋藏化石宝库花垣生物群的面纱，首次揭示显生宙第一次大灭绝后深水海洋的生命全景。

在地球生命演化的宏大叙事中，我们熟知的是大约6600万年前恐龙遭遇灭绝的白垩纪末事件，或是2.52亿年前二叠纪末那场惨烈的“大死亡”。然而，在更遥远的时光深处，在动物生命刚刚爆发的黎明时刻，一场规模相当的灾难曾悄然上演，却又因证据缺失而长期笼罩在迷雾之中—直到中国科学家在湘西的群山之中，敲开了5.12亿年前的时间胶囊。

寒武纪的“中断乐章”

大约5.39亿年前，地球生命史上最壮观的创新事件——“寒武纪生命大爆发”拉开了序幕。在此后不过两千万年的时间里，几乎所有现代动物门类的祖先纷纷登场，海洋从微生物主导的静谧世界，骤然变为动物纵横的生机乐园。中国云南的澄江动物群以精美绝伦的软躯体化石，为我们定格了这场爆发的巅峰景象。

然而，这段生命的华彩乐章并未持续太久。在大约5.13亿年前，一场被称为辛斯克事件的生物大灭绝突然袭来。这场灾难的规模究竟有多大？科学家的评估令人震惊：属一级的生物灭绝率高达41%~49%，其严重程度被一些研究评估为仅次于历史上规模最大的二叠纪末大灭绝，与著名的“五次大灭绝”事件（编者注：指奥陶纪末大灭绝、泥盆纪晚期大灭绝、二叠纪末大灭绝、三叠纪末大灭绝、白垩纪末大灭绝）同属一个量级。

为何如此重大的事件却鲜为人知？

问题恰恰出在证据的局限上。近40年来，科学家对辛斯克事件的了解主要来自浅海生态系统的化石记录：最早建造礁体的古杯动物、最早披上铠甲的小壳化石，以及寒武纪的“明星”三叶虫。但这些骨骼化的生物只是海洋动物群落的一部分（通常不足40%），据此推断那时的海洋生态系统变化，就像通过现代珊瑚礁群落来推断整个海洋生物多样性的命运一样，难免失之片面。

更关键的是，大灭绝之后的关键时段（寒武纪第四期，约5.13~4.87亿年前），全球一直缺少像澄江动物群那样能完整保存软躯体动物的化石宝库。没有软组织，我们就看不到蠕虫、水母、早期脊椎动物等众多门类。这场大灭绝究竟是对整个海洋生态系统的“全面重置”，还是仅针对特定环境的“局部打击”？它对生命演化轨迹产生了怎样的影响？这些根本问题因证据缺口而长期无解。

理解地球史上第一次动物大灭绝的过程与机制，不仅关乎对远古过往的追溯，更对认识生物多样性危机的本质具有深刻的启示意义。

花垣生物群的震撼发现

转机出现在湖南湘西土家族苗族自治州的连绵群山之中。2020年，花垣县石栏镇磨子村修建机耕道时，一片新鲜的灰色泥页岩剖面得以显露。这些细腻的岩石，正是保存软躯体化石的理想材质。湖南省博物馆的刘琦馆员敏锐地采集了首批标本，并将其送到我们的团队手中。

我们立刻意识到了这些化石的非同寻常：其所属的地层时代，正好紧接在辛斯克大灭绝事件之后！一个可能填补全球空白的宝藏就此浮现。一场持续5年的系统性发掘与研究就此展开，最终在《自然》上向世界宣告了“花垣生物群”的发现。

这个沉睡在仁枯坡采坑（深12米，长30米，宽8米）下的远古世界，以其空前的丰度、多样性与保真度，刷新了人们对寒武纪海洋的认知：

一个失落世界的完整存档：研究团队已采集超过5万块化石标本。仅从早期分析的8681个个体中，就鉴定出153个动物物种，其中59%是科学界从未认识的新物种。单就这一个采坑的物种数量，已经超过了享誉世界的澄江动物群和加拿大布尔吉斯页岩生物群的主要采坑。

动物王国的“早期全家福”：花垣生物群囊括了惊人的16个门一级的动物类群，几乎呈现了寒武纪动物多样性的完整图谱。这里既有非两侧对称的古老类型（如海绵、栉水母），也有原口动物（如节肢动物、环节动物、软体动物）和后口动物（包括棘皮动物、半索动物，甚至早期的脊索动物）这两大现代动物主干系的早期代表。

栩栩如生的软体印记：化石以碳质膜和黏土矿物膜的形式，将柔软的身体组织奇迹般封存。我们得以看到完整的动物个体（包括寒武纪的顶级捕食者——奇虾），目睹蠕虫般的全身软体生物，甚至能辨识出精细的内部器官：盘旋的肠道、神经索、呼吸的鳃……生命细节跃然石上。

一个复杂的深水生态系统：古地理重建表明，花垣生物群生活在远离海岸的外大陆架深水环境。这里绝非生命的荒漠，而是一个结构复杂的生态社区：有在海底爬行或固着的居民，有在水中游弋的猎手，也有随波逐流的浮游生物。多种奇虾的存在，表明这里存在着多级捕食食物网。而多种类似现代樽海鞘的浮游被囊动物的发现则提示，早在5亿多年前，海洋中可能已经出现了类似今天的“生物碳泵”，影响着全球碳循环。

跨越半个地球的奇妙联系：最令人惊奇的发现之一，是花垣生物群中出现了多位“远方的来客”：马尔虫、西德尼虫、莫里森虫……这些原本是北美布尔吉斯页岩生物群的标志性分子，竟然同时出现在了华南的海洋中。在寒武纪，华南与北美之间隔着浩瀚的泛大洋，这些游泳能力、生活习性各异的动物是如何完成跨越半个地球的迁徙的？这为科学家探索早期生物的长距离扩散机制留下了迷人的谜题。

深海或为生命庇护所

花垣生物群的价值，远不止于增添一批精美的化石。它恰如一部在关键历史节点写就的“深水档案”，为我们理解辛斯克大灭绝的性质和影响提供了革命性的新视角。

一是浅水与深水截然不同的命运：

通过对比研究，科学家发现了一个关键模式：辛斯克事件对浅海和深海生物群的影响存在显著差异。在云南的浅海环境，大灭绝前的澄江动物群与之后的关山生物群，其物种组成发生了剧变，许多澄江的代表性物种（如纳罗虫）在关山生物群消失了。

然而，在花垣所在的深水环境，情况却大不相同。牛蹄塘生物群中的优势物种（如纳罗虫）则逃过一劫，经历辛斯克大灭绝后，在花垣生物群中依然繁荣。

这强烈暗示，辛斯克大灭绝可能主要由浅海大范围缺氧等环境灾难驱动，而外大陆架的深水环境则在一定程度上充当了生命的“避难所”，庇护了许多类群躲过劫难。

二是全球生物群的重大转折：

为了从全局把握，研究团队对全球45个重要的寒武纪软躯体化石群进行了大数据分析。结果清晰地显示：辛斯克事件之前和之后的全球动物群落面貌，存在着根本性的差异。这意味着，寒武纪演化生物群的整体结构在这场灭绝中发生了重大“改组”或“重置”，其影响是全球性的。

三是深水区或为灾难中的庇护所与复苏的摇篮：

分析还发现，花垣生物群与遥远的北美布尔吉斯页岩生物群（同样是深水环境）有着异常紧密的联系。这进一步支持了深水环境在灭绝事件中的双重关键角色：它不仅是生命的避难所，庇护了众多类群；很可能也是演化创新的摇篮和新物种向全球扩散的策源地。生命在这里得以存续、革新，并最终重新播撒到更广阔的海域。

国际权威学者Robert R.Gaines评价，花垣生物群是足以与澄江、布尔吉斯页岩并列的全球顶级寒武纪化石宝库。它的发现，如同一束强光，射入了显生宙第一次大灭绝之后长达数千万年的“认知黑暗期”。

它不仅用无比丰富的细节复活了一个被遗忘的深海世界，更重要的是，它改变了我们对早期生命灾难与复苏模式的理解。它告诉我们，在地球生命的青春年代，当灾难席卷温暖的浅海乐园时，深邃而低氧的外海可能曾默默守护着生命的火种，并为下一次辐射积蓄力量。

中国湘西山区的这些古老石板，还引领科学家继续审视5亿多年前那场打断生命爆发的浩劫，为我们书写地球生命韧性故事补上了至关重要的一章。在探究生命如何度过远古危机的同时，或许也能为正身处一个快速变化星球上的我们，带来关于生存与适应的深远思考。

（作者：曾晗、朱茂炎，分别系中国科学院南京地质古生物研究所副研究员，中国科学院院士）

原标题：《寻回失落的寒武纪，中国科学家找到了“亲历者”》

栏目主编：张武 文字编辑：杜俊超

来源：作者：光明日报