51歲中學(xué)老師敲出5.12億年大發(fā)現(xiàn)，他的名字寫(xiě)進(jìn)《自然》

51歲中學(xué)老師敲出5.12億年大發(fā)現(xiàn)，他的名字寫(xiě)進(jìn)《自然》

深山采石，敲開(kāi)了一段被遺忘5億年的地球記憶。

龍曉紅尋找古生物化石 梁金梅攝

2021年2月，湘西花垣縣大山深處依然濕寒。51歲的花垣縣邊城高級(jí)中學(xué)地理教師龍曉紅像往常一樣，利用空閑時(shí)間來(lái)到石欄鎮(zhèn)磨子村仁枯坡尋找化石。

這里新修的機(jī)耕道 旁裸露著新鮮巖層。龍曉紅拿著一把小錘，仔細(xì)敲打觀察。對(duì)這位畢業(yè)于湖南師范大學(xué)地理系、長(zhǎng)期癡迷古生物的老師來(lái)說(shuō)， 這已是堅(jiān)持二十多年的愛(ài)好 。此前，他發(fā)現(xiàn)的新種 三葉蟲(chóng)已被專家命名為“龍氏蟲(chóng)”。

突然，一塊特殊化石映入 眼簾——形態(tài)清晰，結(jié)構(gòu)獨(dú)特。龍曉紅立即拍照，發(fā)給了湖南省博物館館員劉琦。劉琦看到照片后十分興奮，馬上從長(zhǎng)沙趕赴 400多公里外的發(fā)現(xiàn)地點(diǎn) 。

正是這個(gè)謹(jǐn)慎而專業(yè)的舉動(dòng)，引爆了隨后五年的系統(tǒng)研究，最終成就了一項(xiàng)轟動(dòng)全球古生物學(xué)界的發(fā)現(xiàn)—— 花垣生物群 。

“花垣生物群”仁枯坡采坑 梁金梅攝

01 意外發(fā)現(xiàn)

龍曉紅 發(fā)現(xiàn)露出來(lái)的巖石有些不一樣時(shí)， 立刻意識(shí)到需要專業(yè)支援 。他清楚，這類特殊化石需要專業(yè)機(jī)構(gòu)處理。

湖南省博物館劉琦館員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后確認(rèn)了這些化石的獨(dú)特價(jià)值：“這批化石不同于常見(jiàn)的硬殼保存方式。它們的形態(tài)很清晰，許多個(gè)體保留了軟軀體結(jié)構(gòu)，屬于極為特殊的特異埋藏生物化石” 。

劉琦采集了首批用于科研的化石樣本，交給了中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì) 三十多年來(lái)一直從事中國(guó)的寒武紀(jì)特異埋藏化石群研究 。

看到來(lái)自湘西花垣的化石樣本，團(tuán)隊(duì)成員立刻敏銳地意識(shí)到：花垣縣境內(nèi)存在重要的寒武紀(jì)軟軀體化石群 。

2021年4月初，南京古生物所的副 研究員曾晗等4人抵達(dá)磨子村仁枯坡，花垣生物群持續(xù) 五年的系統(tǒng)性野外化石發(fā)掘工作由此展開(kāi) 。

研究團(tuán)隊(duì)首次來(lái)花垣采集標(biāo)本 受訪者供圖

02 化石寶庫(kù)

隨著研究深入，花垣生物群的驚人價(jià)值逐漸顯現(xiàn)。化石主采坑深約12米、長(zhǎng)約30米、寬8米，累計(jì)采集化石標(biāo)本 超過(guò)5萬(wàn)塊 。

研究團(tuán)隊(duì)從早期采集的8681件動(dòng)物化石個(gè)體中識(shí)別出 153個(gè)動(dòng)物物種，其中59%為新物種 ，涵蓋了16個(gè)動(dòng)物門(mén)類 。這意味著花垣生物群?jiǎn)我徊煽拥奈锓N多樣性， 超過(guò)了中國(guó)的澄江動(dòng)物群、加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群等經(jīng)典采坑產(chǎn)出的物種數(shù) 。

更難得的是，這些化石以碳質(zhì)膜和黏土礦物膜形式保存，展現(xiàn)出 高保真度的軟軀體生物學(xué)結(jié)構(gòu) 。許多化石清晰保存了腸道、消化腺等消化系統(tǒng)，視神經(jīng)、腹神經(jīng)索等神經(jīng)組織，以及以鰓為代表的呼吸器官 。

南京古生物所副研究員曾晗贊嘆不已：“這里不僅完整保存了奇蝦類等大型動(dòng)物個(gè)體，還保存了多種全身軟體的動(dòng)物，以及腸道、視神經(jīng)、腹神經(jīng)索、鰓等精細(xì)的軟軀體組織器官結(jié)構(gòu)，這堪稱‘精美’” 。

花垣生物群代表性軟軀體動(dòng)物化石：分別為開(kāi)腔骨、細(xì)絲海綿、櫛水母、蠕蟲(chóng)、奇蝦類、娜羅蟲(chóng)、爬胃蟲(chóng)、被囊動(dòng)物、分類不明囊狀動(dòng)物

03 深水避難所

花垣生物群的核心科學(xué)價(jià)值在于其 恰好形成于顯生宙第一次生物大滅絕——辛斯克事件之后的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期 。

這次事件發(fā)生在約5.13億年前，其生物滅絕規(guī)模與“五次大滅絕”的規(guī)模相當(dāng)， 屬一級(jí)的生物滅絕率達(dá)到41%-49% ，一度打斷了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的輝煌進(jìn)程 。

研究揭示，“辛斯克事件”對(duì)淺水和深水生態(tài)系統(tǒng)的影響存在顯著差異 。在華南淺水區(qū)，事件前的澄江動(dòng)物群與事件后的關(guān)山生物群之間共有物種很少；而在深水環(huán)境，事件前的牛蹄塘生物群與事件后的花垣生物群卻共享納羅蟲(chóng)、原始管蟲(chóng)等優(yōu)勢(shì)物種。

這表明，辛斯克事件引發(fā)的淺海大范圍缺氧等環(huán)境惡化對(duì)淺水生物群造成了沉重打擊，而 外大陸架深水環(huán)境則成為生命的“避難所” ，庇護(hù)了許多類群安然度過(guò)危機(jī) 。

04 生命擴(kuò)散的見(jiàn)證者

花垣生物群猶如一座寒武紀(jì)“國(guó)際港口”，見(jiàn)證了驚人的生物跨洋擴(kuò)散事件 。研究中既發(fā)現(xiàn)了地理分布 跨越750公里的昆明關(guān)山蝦 ，更出人意料地包含了馬爾蟲(chóng)、頭盔蟲(chóng)、西德尼蟲(chóng)、莫里森蟲(chóng)等多種遠(yuǎn)在北美洲布爾吉斯頁(yè)巖生物群的典型分子 。

在寒武紀(jì)時(shí)期，華南與北美板塊遠(yuǎn)隔重洋，這些生態(tài)習(xí)性各異的動(dòng)物如何跨越半個(gè)地球的距離在此匯聚？研究支持了 洋流搬運(yùn)幼蟲(chóng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離擴(kuò)散的假說(shuō) ，揭示了早期動(dòng)物強(qiáng)大的擴(kuò)散能力與復(fù)雜的生物地理格局。

通過(guò)全球化石大數(shù)據(jù)對(duì)比分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)花垣生物群與布爾吉斯頁(yè)巖生物群之間存在較緊密的聯(lián)系 。由于二者均屬于外大陸架深水生物群，暗示了 外大陸架深水環(huán)境在滅絕事件前后扮演了生物避難所、演化創(chuàng)新起源地的重要角色 。

05 漫長(zhǎng)研究路

花垣生物群的發(fā)掘研究工作充滿挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)在險(xiǎn)峻大山里工作了五年。南京古生物所朱茂炎院士比較道：“澄江動(dòng)物群所在地的巖石是黃綠的泥巖，巖石比較軟。花垣的巖石顏色很深，質(zhì)地很硬，很難劈開(kāi)和辨認(rèn)，發(fā)掘和研究難度更大”。

為了弄清楚環(huán)境背景，他們還打了一個(gè) 幾百米深的鉆井 。五年的艱辛努力，終于讓花垣生物群的基本面貌得以揭示。

國(guó)際特異埋藏化石群研究專家羅伯特·蓋恩斯教授評(píng)價(jià)道，花垣生物群是 足以媲美中國(guó)澄江動(dòng)物群和加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群的全球頂級(jí)寒武紀(jì)特異埋藏化石群 。

地方政府已將磨子村仁枯坡的道路修通，研究團(tuán)隊(duì)表示將進(jìn)一步挖掘花垣生物群巨大的科學(xué)價(jià)值 。而作為這一重大發(fā)現(xiàn)的起點(diǎn)，龍曉紅依然在花垣縣邊城高級(jí)中學(xué)教書(shū)，帶領(lǐng)學(xué)生們探索地理學(xué)的奧秘。

龍曉紅帶領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎院士指出：“考慮到全球環(huán)境變化和人類活動(dòng)的影響，當(dāng)今地球可能正在發(fā)生‘第六次生物大滅絕’事件”，而花垣生物群研究所揭示的顯生宙第一次生物大滅絕的 過(guò)程和機(jī)制，對(duì) 科學(xué)認(rèn)識(shí)地球生物多樣性演化具有重要意義和深遠(yuǎn)影響 。

從機(jī)耕道旁的偶然發(fā)現(xiàn)，到《自然》雜志的重磅論文，這段被塵封 5.12億年的地球記憶 ，正悄然改變我們對(duì)生命演化的認(rèn)知。