距今5.18亿年的清江生物群记录了“寒武纪大爆发”的哪些秘密？30万年前人类头骨化石长什么样？先有鸡还是先有蛋？……4月7日，中国古生物学会在南京发布“2019年度中国古生物学十大进展”评选结果，由科研院所和高校领衔完成的一批具有国际水平的科研成果为人们揭开了这些奥秘。

这些成果涉及古脊椎动物、古人类、古生态与古环境、早期生命、地层学等多个学科领域。中国古生物学会秘书长蔡华伟介绍说，从2019年的十项成果来看，中国古生物学在国际上处于很前沿的地位，无论是涉及的广度还是运用的新技术新方法，均引领了整个古生物学的研究。

新化石寻迹“寒武纪大爆发”久远的“根”

在寒武纪之前是否出现了后生动物？是什么机制触发了“寒武纪大爆发”？上百年来，这些问题一直困扰着科学家们。中科院南京地质古生物研究所早期生命团队袁训来课题组，在湖北三峡地区约5.5亿年前的“石板滩生物群”中发现了新动物化石（夷陵虫）和一类特殊遗迹化石，为解答这个问题提供了直接的化石证据。

夷陵虫身体长条形，两侧对称，呈三叶形，具有明显的身体分节，也具有前后和背腹的区别。中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈哲解释，部分标本中动物的实体与它的遗迹同时保存在一起，再现了行进中虫子的“最后时刻”。“这是一类全新的动物化石，在地质历史时期和现代都没有发现形态相同的动物，我们推测它可能是环节动物或节肢动物。”

传统的埃迪卡拉生物群曾被认为是身体没有真正分节、缺乏运动能力、走向演化盲端的生物类群，而夷陵虫是目前在寒武纪之前发现唯一的身体分节、具有运动能力，并可以形成连续遗迹的两侧对称动物。陈哲表示，这将分节的两侧对称后生动物出现时间提前了至少一千万年，标志着动物在埃迪卡拉纪末期已经开始进入“步行”的新时代，为之后寒武纪两侧对称动物大爆发找到更为久远的“根”。

此外，在相同层位发现的遗迹化石新属种Yichnus levis表明动物不断地钻入和钻出藻席层的行为。陈哲指出，这表明“寒武纪大爆发”时期以底栖动物为主体的生态系统已开始建立，并逐渐取代了前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底，对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

侏罗纪近鸟龙虽有羽毛却不会飞

侏罗纪近鸟龙是迄今发现的最早带羽毛的恐龙之一，过去对其功能形态学的分析指示其具有一定的飞行能力，但由于缺乏直接的化石证据，因此对其飞行能力的推测一直存在争议。由中国科学院南京地质古生物研究所泮燕红博士等完成的题为“羽毛分子演化的化石直接证据”的研究成果，为探讨早期羽毛的演化提供了分子生物学证据。研究显示，以近鸟龙为代表的带毛恐龙虽然可能具备了一定的飞行能力，但其羽毛的分子构成还不足以支撑与鸟类类似的飞行。

现代鸟类的飞羽主要由β-角蛋白构成，这一结构蛋白赋予其特殊的生物力学属性(如柔韧性、弹性和强度)，从而能够适应飞行的需要。鸟类祖先的羽毛是否也具有同样的蛋白组成和结构呢？带着这个疑问，研究人员利用多种现代超微结构检测技术、原位元素分析和免疫学的方法，对产自我国侏罗纪地层(距今约1.6亿年前)近鸟龙的羽毛化石开展了深入的研究和对比。

泮燕红说：“我国中生代发现的鸟类如始孔子鸟、燕鸟以及一件新生代鸟类化石的羽毛，主要由β-角蛋白构成，已经与现代鸟类一致。”这些结果表明，近鸟龙的羽毛在蛋白分子的构成上，代表了早期羽毛从不适于飞行向现生鸟类羽毛演化的过渡类型。

琥珀揭秘一亿年前生态环境

琥珀是远古植物的树脂经过长久地质作用形成的化石，它常含有保存很好的陆地生物，但由于产生条件和保存环境的限制，却很少保存水生生物，海洋生物更是凤毛麟角。“水生生物化石常能提供关键的生态环境信息，为我们了解生态系统的变化提供重要参考。”为此，中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员带领研究团队，在缅甸提林地区采集大量琥珀，并在一枚缅甸琥珀中发现了菊石、螺类、节肢动物等化石集群。

通过分析，研究人员发现，缅甸琥珀森林生长于海滨地带，紧靠海滩；树脂分泌后，在树干上包裹了一些树栖的昆虫，接着顺着树干流到地面后包裹了菊石、螺类和地栖的一些动物。这枚树脂很快被埋藏起来，经历复杂的地质作用形成了琥珀。“这表明西缅甸板块在白垩纪中期是沿海的热带雨林环境，因此孕育了丰富的海陆相动植物类群。”王博说。

英国著名生物学家达尔文将被子植物在白垩纪地层“突然”出现称为“讨厌之谜”。尽管白垩纪中期昆虫和被子植物的种类已经较为丰富，但被子植物虫媒传粉的直接证据却一直缺失。王博和团队在缅甸琥珀中发现了一个身体携带大量花粉的花蚤科甲虫。他表示：“这个发现填补了早期被子植物虫媒授粉证据的空白，为解答达尔文的‘讨厌之谜’提供了一个关键证据。”

“先蛋后鸡”，6.1亿年前化石揭示生命演化之谜

先有鸡还是先有蛋？动物是如何从单细胞祖先演化成多细胞生命的？长久以来，动物起源一直是演化生物学领域悬而未决之谜。中科院南京地质古生物研究所殷宗军等研究者新发现一类名叫“脊笼球”的特异埋藏微体化石，表明孵化出“鸡”的“蛋”早在6.1亿年前就已出现。

“脊笼球化石来自我国贵州埃迪卡拉纪陡山沱组瓮安生物群，整体呈球形，直径不到1毫米，通过磷酸盐化作用保存了精美的多细胞结构。”殷宗军解释，他们采用同步辐射和显微CT等三维无损成像技术，扫描了数百个标本，重建了脊笼球的发育序列。研究结果显示，动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录大量出现之前至少4000多万年就已经做好了准备。

“如果我们将动物比喻成一只鸡的话，那么复杂的胚胎发育过程就是孵化出鸡的蛋，它桥接了动物的单细胞祖先和动物多细胞祖先之间的鸿沟。”殷宗军说，脊笼球化石的发现表明孵化出动物这只“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现。换言之，脊笼球化石记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步，这一步为真正有细胞和组织分化的动物出现奠定了生物学基础。

记者 谢诗涵 吴红梅