潜在深水里的“诺亚方舟”

花垣生物群复原图 中国科学院南京地质古生物研究所供图

花垣生物群部分化石标本 中青报·中青网记者 谭思静/摄

曾晗正在向记者展示花垣生物群化石标本。中青报·中青网记者 谭思静/摄

　　一块不起眼的灰色石板，约巴掌大小，表面仅有些许模糊的、暗色的纹理。它静静地躺在中国科学院南京地质古生物研究所的实验室工作台上，等待着一场跨越5亿年的“苏醒”。

　　5亿年前，它是漂浮在寒武纪海洋中的浮游被囊动物——一种与人类远祖脊椎动物关系密切的古老生物。一次灾难性事件，它被汹涌的泥浆裹挟、掩埋，沉入海底。时光将它的躯体压成薄片，有机质化为碳膜，在岩层中封存了数个地质世代。

　　2021年，在湘西土家族苗族自治州花垣县磨子村的苗寨旁，它被一把地质锤从岩层中小心翼翼地剥离出来。

　　2021年至2025年，它被编号、拍照，在南京地质古生物研究所的实验室里接受电子显微镜扫描，其精细结构纤毫毕现。随后，它被转化为代码，汇入一个包含3000多条物种信息的全球数据库。

　　2026年年初，作为153种化石动物之一，它的形象和数据出现在国际学术期刊《自然》的论文中，向世界讲述了一段被遗忘的地球往事：显生宙第一次生物大灭绝之后，深水并非生命的寂静墓地，而是孕育复苏与创新的“诺亚方舟”。

　　这块化石的旅程，是中国科学家历时5年，用最传统的地质锤和最前沿的数字技术，联手揭开的一页生命史诗。

　　五亿年前生命被封存进“时光胶囊”

　　时光倒流至约5.13亿年前的寒武纪。一场被称为“辛斯克事件”的全球性生物大灭绝，打断了“寒武纪生命大爆发”的生命演化狂欢。浅海生态系统遭受重创，无数早期动物悄然消失。

　　彼时，位于华南板块外大陆架斜坡地带的湘西花垣地区，是一片百米深的深水环境。一个复杂的动物群落在此栖息：长达半米的顶级捕食者奇虾巡游水中，各类节肢动物、海绵、蠕虫生活其中。这里面，就有一些身体呈袋状、通过滤食海水中有机颗粒为生的浮游被囊动物——它们是早期脊索动物的代表，与人类的演化谱系相连。

　　某一刻，灾难降临，动物们来不及反应，便被高速涌来的细粒沉积物包裹、埋葬。由于沉积迅速、埋藏紧密，尸体与外界氧气隔绝，腐败过程被极大延缓。在后续漫长的时间里，它们的软躯体器官，如肠道、神经索、鳃，甚至视神经，都以碳质薄膜的形式，留存于页岩之中，形成了古生物学中珍贵的“布尔吉斯页岩型”特异埋藏化石群。

　　“这种化石群就像穿越时空的胶囊，保存了生物体的遗体。”中国科学院南京地质古生物研究所副研究员曾晗告诉中青报·中青网记者。它不仅保存了壳体，更留存了硬体化石无法记录的软组织细节。

　　一锤一凿挖出五万块“幸运”化石

　　2020年，湘西花垣县磨子村旁的山坡上，当地修建机耕道让一片新鲜的地层剖面裸露出来。

　　这片不起眼的岩石，引起了前来进行地质考察的湖南省博物馆馆员刘琦的注意。凭借其地质学背景和对寒武纪化石的认知，他辨认出岩层中那些“黑乎乎”的痕迹非同寻常。他采集了首批用于科学研究的标本，并在2021年清明节前夕，将线索提供给了长期致力于早期生命研究的中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队。

　　“那天晚上我接到赵方臣研究员的电话，得到了刘琦提供的这条线索。”曾晗回忆。当时，团队并未预见到这个线索将会引出什么样的发现。“当时想着类似这样的化石在华南寒武纪地层并不算特别稀奇。”

　　这一观点在实地考察中发生转变。2021年清明节期间，曾晗带领几名研究生第一次奔赴花垣。湘西山区阴雨连绵，道路泥泞不堪。“我们头一次去考察时一直在下雨。”曾晗说，“野外踏勘的路上车就陷到泥里了。”对于地质工作者，这只是野外工作的寻常插曲。他们冒着小雨开始了初步发掘。

　　发掘工作本身，依赖的是最原始的工具和极大的耐心。在最终形成的长约30米、宽8米、深约12米的“仁枯坡”主采坑里，科研人员与聘请的当地村民一起，使用地质锤和钉子，一锤一锤地敲击岩层。

　　“手工开凿关键要看耐心。”曾晗解释道。化石保存在一种极易劈开的页岩中，“像书页一样”，可以手工劈成仅数毫米厚的薄片。一天下来，能采集到一两箱化石，其中有一两块精美的标本就很不错了。

　　此后五年，一场系统性的古生物学考察在花垣展开。

　　五年间，超过五万块化石标本被采集出来，它们中的每一块都堪称“幸运儿”。“就跟缘分一样”，曾晗形容道，“它（化石）保存了几亿年没被破坏，到你手上，你还得把它完好地劈出来。”

　　真正的震撼来自后续的室内研究。当第一批化石被运回南京，在更精密的观察手段下，其保存的精美程度和生物结构的完整性逐渐显露出来。团队意识到，他们面对的并非普通的化石群，而是一个潜力巨大的宝库。

　　构建物种全球数据库让化石“开口说话”

　　如果说野外发掘是靠体力和经验，那么室内研究则是一场数字技术与传统古生物学的融合。

　　第一步是数字化记录。曾晗花了大量时间优化化石摄影技术。他透露，通过一系列专门的成像技术手段，那些肉眼难以辨别的细节在照片中变得清晰起来。

　　对于关键标本，扫描电镜、CT扫描等技术让化石结构“原形毕露”。

　　而这项研究最具创新性的工作之一，是团队耗时一年多时间构建的全球数据库。他们摒弃了以往研究通常使用的“属”级数据，梳理了上千篇文献，整理出包含3149条物种产出信息、覆盖45个全球重要寒武纪软躯体化石群的数据集。

　　“国际同行之前没有做到‘种’这个级别。”曾晗说，“我们做这个数据，一方面是方便我们自己以及同行们的后续研究，另一方面，也是最关键的，是要用数据说话。”为了分析这些复杂数据，他专门编写了一整套分析代码。

　　前期扎实的准备工作没有让他们失望，很快，惊人的发现浮出水面：“花垣生物群”中竟包含多种此前仅发现于北美加拿大布尔吉斯页岩生物群的典型动物分子，如苏鲁斯虾、头盔虫等。

　　“以前只在北美看到过的动物化石，我们也把它挖出来了。”曾晗说，“当时我就觉得这是个很重要的点。”在寒武纪时期，华南与北美相隔半个地球，这些运动能力、生态习性各不相同的动物为何会出现在大洋的两端？数据分析强烈支持了“寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散机制”的假说，暗示了全球性的洋流可能在生命扩散中扮演了关键角色。

　　另一项核心结论则指向深水环境的作用。通过大数据对比，团队清晰地看到，辛斯克大灭绝对浅海动物群造成了毁灭性打击，而在花垣所在的深水环境，许多动物类群得以幸存。不仅如此，这里还出现了59%的全新物种，表明深水不仅是“避难所”，更是灭绝后生命快速演化创新的“孵化器”。

　　登上国际学术期刊的“深水复兴”

　　2026年1月29日，这项汇聚了五年汗水、智慧与合作的研究成果，终于在国际学术期刊《自然》上线：《显生宙第一次大灭绝后的寒武纪软躯体生物群》。

　　它系统阐述了一个全新的科学叙事：

　　一个顶级化石宝库：花垣生物群在化石丰富度、物种多样性（153种，59%为新种）、软躯体保真度及生态系统复杂性上，已可比肩云南澄江动物群和加拿大布尔吉斯页岩生物群，跻身全球顶级软躯体化石库之列。

　　一个复杂深水生态系统：其中不仅记录了金字塔式的食物网（从顶级捕食者奇虾到各种滤食、食泥动物），浮游被囊动物的存在更证明，当时海洋可能已出现了类似现代海洋的“生物碳泵”，影响着全球碳循环。

　　大灭绝的双面影响：实证了大灭绝对浅水与深水环境的差异性影响——浅水遭受重创，深水则保留了火种。

　　跨洋扩散的证据：为寒武纪动物跨越大洋的长距离扩散提供了坚实证据。

　　深水的多重角色：综合研究表明，外大陆架深水环境在大灭绝后，同时扮演了生物避难所、演化创新起源地和扩散交流枢纽三重关键角色。

　　“这项工作完成了，对我来说是给地方父老乡亲的一个交代。”曾晗感触颇深。过去五年，当地政府和乡亲们一直在关注着这项研究，“成果没出来之前，我甚至不敢去主动联系他们”。如今，这项基础科学研究，有望为这个苗寨在乡村振兴、地质文化旅游等方面带来新的机遇。

　　对于古生物学界，花垣生物群的意义更在于方法论上的启示。它完美诠释了如何将最艰苦的野外实证与最前沿的数据科学深度融合。“我们做数据分析，是基于事实（化石），不是去做纯数据。”曾晗说，“没有新的发现、新的数据输入，科学很难有本质的发展。”

　　花垣的故事远未结束。

　　团队的研究仍在继续，超过一半的新物种等待被详细研究，更多的化石等待被发现。而对地球生命如何应对重大危机、如何在灾难后复苏与创新的追问，也将随着这些五亿年前的“见证者”被不断解码。

来源：中国青年报