五亿年前的深海避难所：一个化石群，重写生命大爆炸的历史

现代世界的大部分主要生物类群或分支都是在辛斯克事件（显生宙第一次生物大灭绝）之后开始出现的。在华源生物群中发现的一些最大的分支包括节肢动物（昆虫和甲壳类动物的祖先）、多孔动物（海绵）、刺胞动物（水母、珊瑚、海葵）、鳃曳动物（海洋蠕虫）、腕足动物（类似于双壳类的滤食动物）和叶足动物（有肢的蠕虫状生物）。

马克·贝兰/ 《量子杂志》

2020年，中国湖南省花垣县，一场普通的道路施工意外凿开了一片沉睡五亿年的古老岩层。没有人预料到，这次施工会成为近年来古生物学领域最重要的发现之一的起点。

远洋被囊动物

是胶状的、自由漂浮的海洋无脊椎动物，它们是海洋生物碳泵的核心：浮游植物吸收溶解的二氧化碳，然后被囊动物以浮游植物为食，并释放出富含碳的废物颗粒，这些颗粒沉入海底进行长期储存。韩增表示，这些远洋被囊动物的化石表明，这种碳泵起源于寒武纪。

2010年，古生物学家让-伯纳德·卡隆及其同事在伯吉斯页岩中发现了一种罕见的、长有触手的寒武纪动物，名为

科林斯赫尔佩托加斯特（Herpetogasters Collinsi）

。此次在华源生物群新发现的化石与此物种相同。“很高兴在另一个大陆上看到它，”卡隆说道，他目前在多伦多皇家安大略博物馆工作。

道格·欧文说，放射齿

龙这种已灭绝的节肢动物，就像“寒武纪的霸王龙”。放射齿龙通常体长约1米，是当时生态系统中最大的掠食者，主宰着那里的生态系统。然而，这具新发现的化石——眼睛和身体两侧的鳃都保存完好——却不到5厘米长。

巨螯虾类

是具有独特生存策略的捕食性节肢动物。由于缺乏视觉，它们会甩出鞭状的前尾，伏击猎物并将其缠住。这种特殊的捕食者是寒武纪的典型特征。“这再次表明，在早期生态系统中就已经存在着广泛的生态多样性，”欧文说道。这块化石展示了它的腹神经索。

叶足类动物

利用它们的长腿在海底行走。当古生物学家最初在伯吉斯页岩中发现这些化石时，“他们一时不知所措，”欧文说道。我们现在认为叶足类动物是现代节肢动物、缓步动物和天鹅绒虫的祖先。“拥有这类化石对于理解进化轨迹来说极其有用，”他补充道。

昆明关山蜗牛（GUANSHANCARIS KUNMINGENSIS）

是迄今为止在华源生物群中发现的最大化石。2023年，在邻近的关山生物群（位于中国南方的另一个地层）中也发现了这种化石。这种节肢动物体长约四分之三米，在寒武纪海洋中曾是顶级掠食者。

马雷拉蟹

是沃尔科特于1909年在伯吉斯页岩中发现的首批三种物种之一。“沃尔科特对马雷拉蟹非常着迷，”欧文说，“他称它为‘蕾丝蟹’。”这种背部长有棘刺的节肢动物是伯吉斯页岩中最常见的化石，在华源生物群中也有发现。图中这块化石清晰地展现了它的肠道。

寒武纪时期，一种名为鳃曳动物

（Priapulids）

的掠食性蠕虫数量众多，而环节动物（Annelids，即现代的节肢动物）则十分稀少。如今情况恰恰相反。“显然，这些（海底）栖息地的性质在某个时期发生了转变，”欧文说道，“但我们并不清楚这种转变发生的具体时间。”他补充说，如果能发现类似二叠纪（距今2.99亿至2.51亿年前）的化石，将有助于我们了解这段历史。

左图：曾教授介绍说，这种形似仙人掌的阿隆尼亚虫（ALLONNIA ）属于坎氏虫科（chancelloriidae），是一种类似海绵的动物，它们附着在基质、岩石或海绵上，仅生活在寒武纪时期。右图：曾教授介绍说，中华雷德利奇虫（REDLICHIA (PTEROREDLICHIA) CHINENSIS）是华源生物群中发现的最大的三叶虫，在中国南方其他寒武纪地层中也有发现。由于三叶虫是硬体动物，因此在化石记录中保存得更好，也更容易被研究。

六年后，《自然》杂志刊发了来自中国科学院南京地质古生物研究所的正式报告：这批化石被命名为"华源生物群"，共包含8681块化石标本，涵盖16个门级动物类群，153个物种。更令研究者震惊的是，其中整整59%的物种是科学界此前从未记录过的全新物种。

"随着我们在野外和实验室中不断发现新动物，这种软躯体生物群落展现出的非凡多样性，让我们深感惊讶，"中国科学院古生物学家、澄江古生物站站长韩增说。

大灭绝的幸存者藏在深海里

这只节肢动物是另一种已灭绝的节肢动物。一个羽状半圆形结构展现了它肠道的复杂构造。“胃酶就是在这里分泌的，它们向下流动，帮助消化它刚刚吃下的食物，”欧文解释道。他补充说，像这样的细节“完美地展现了华源新馆藏品的保存质量”。

左图：腕足动物最早出现在寒武纪的化石记录中，并广泛分布至二叠纪-三叠纪生物大灭绝。图中这只名为横纹阿斯克帕斯玛（ASKEPASMA TRANSVERSALIS）的华源物种，其一对贝壳位于一根长柄的末端，该柄曾附着于海底。这些外形酷似双壳类的生物在现代仍然存在，但如今数量相对稀少。中图：这块化石看起来像海胆，但实际上是一种名为卡特氏乔亚海绵（CHOIA CARTERI）的海绵，这种海绵也曾在北美寒武纪化石遗址中被发现。欧文表示，其长长的骨针可能起到了在泥泞海底滑行的作用。右图：欧文说，这种海绵很可能属于克鲁米洛斯庞吉亚属（CRUMILLOSPONGIA），保存得“非常完好”。它也曾在伯吉斯页岩中被发现。

要理解华源生物群的意义，必须先了解它所代表的那个时代。

大约5.4亿年前，随着浅海扩张和大气氧含量升高，地球上发生了一次前所未有的生命爆发，这就是著名的"寒武纪大爆发"。今天几乎所有动物门类的祖先，都在这次大爆发中相继登场。

然而，繁荣并未持久。大约5.135亿年前，被称为"辛斯克事件"的灾难悄然降临，这是显生宙已知最早的一次全球性大灭绝。火山喷发释放的大量温室气体改变了大气成分，海洋失去氧气，浅水生态系统遭到毁灭性打击。

华源生物群的年代，恰好落在辛斯克事件之后。更关键的是，它代表的不是被摧毁的浅海，而是相对稳定的深水环境。这意味着它提供了一扇此前从未有人打开过的窗口，直视那场大灭绝后的深海世界。

研究结果清楚地显示，当浅海生态系统因大灭绝而瓦解之时，深海为大量物种提供了庇护所。那些我们以为在灭绝中消失的生命，实际上以另一种方式延续了下去。

圣塔菲研究所古生物学家兼进化生物学家道格·欧文对此赞叹不已，他虽未参与这次发现，但与研究团队有着长期合作："这些标本真的很漂亮，保存质量令人叹为观止。"

一块化石，连接两片大洋

这种形似虾的生物是已灭绝的节肢动物门膜壳目（Hymenocarina）

的一种新型瓦普提虫。它拥有对称的外壳保护上半身，尾部则暴露在外。这块化石展现了许多罕见的微小细节，包括其内脏和小型前肢。

华源生物群带来的惊喜，不止于数量。

研究人员在这批化石中，辨认出了多种与加拿大不列颠哥伦比亚省伯吉斯页岩中高度相似甚至完全相同的物种。1909年，美国古生物学家沃尔科特在那里发现了伯吉斯页岩，这是迄今研究最深入的寒武纪化石宝库之一。时隔一个多世纪，相同的生物居然出现在地球的另一端。

多伦多皇家安大略博物馆的古生物学家让-伯纳德·卡隆，曾于2010年在伯吉斯页岩中发现一种罕见的长触手寒武纪动物，名为科林斯赫尔佩托加斯特。这次华源生物群中出现了完全相同的物种，卡隆难掩兴奋："很高兴在另一个大陆上再次看到它。"

这一发现揭示了一个令人着迷的图景：五亿年前，地球两端的海洋生态系统并非彼此孤立，而是通过古代洋流彼此连接，物种得以跨越大洋扩散。这对于理解早期生命的全球分布格局，具有根本性的意义。

华源生物群中还发现了远洋被囊动物的化石。这类胶质自由漂浮的无脊椎动物，是海洋碳循环的关键一环，它们以浮游植物为食，释放富含碳的废物颗粒沉入海底。韩增表示，这些化石有力证明，这套海洋碳泵机制早在寒武纪便已运转，远比此前认知的起源更早。

华源生物群中还有一块来自昆明关山蜗牛的化石，体长约四分之三米，是已知华源生物群中最大的标本，也是当时海洋中的顶级掠食者。相比之下，同样属于顶级掠食者的放射齿龙，其新发现标本却不足5厘米，眼睛和鳃保存完好，让研究者得以观察到这种"寒武纪霸王龙"从未被看见过的微型形态。

韩增透露，目前已发现的化石只是当地埋藏总量的一小部分，后续的挖掘与研究将持续多年。对于古生物学家而言，华源生物群的价值不仅在于它已经告诉了我们什么，更在于它还藏着多少答案。