《寒武纪大爆发》与生物进化假说.docx

“寒武纪大爆发”与生物进化假说 王韵佳，混合班1306,897663606@ 摘 要：几乎所有现生动物门类和已经灭绝了的生物化石，突发式地出现于5 .45 亿年前的寒武纪底界附近，这一事件被称为“寒武纪大爆发”（Cambrian explosion）。大量的化石证据表明，“寒武纪大爆发”是确有其事的，但其原因和内容有很多可能。本文着重介绍了含氧量变异说、收成原理说和分子钟说三种广为流传的假说，并探讨了从“寒武纪大爆发”中得到的一些生物进化假说。 关键词：“寒武纪大爆发”，化石，起源与进化，澄江动物群 引言 距今约46亿年前，孕育了无数生命的地球诞生了。而生物圏的进化史则可以追溯到约35亿年前。从最早出现的没有生命的生物大分子，到最原始的生命蓝藻，再到当今种类繁多、姿态万千的生物五大界（原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界），我们的生物世界经历了数十亿年的演化与发展。从已发现的化石证据来看，生物的进化过程既有渐变也有突变。一系列寒武纪时期化石群的发现更是对达尔文进化论中的渐变演变观发起了冲击。 “寒武纪大爆发”与化石证据 2.1 “寒武纪大爆发”事件总览 在生物演化史中，从38 亿年前地球上产生生命开始, 到此后经历30多亿年的漫长岁月，只发现简单的细菌和蓝绿藻，很少出现多细胞动物化石。但是在短短（相对于生物进化史而言）200～ 300 万年的时间，包括海绵动物、腔肠动物、环节动物、节肢动物、软体动物、腕足动物、棘皮动物乃至脊索动物等在内的几乎所有现生动物门类和已经灭绝了的生物化石，突发式地出现于5 .45 亿年前的寒武纪底界附近，而在更老的地层却没有其祖先化石的出现。这一后生动物在较短的地质时期内突然出现和高度分异的事件，古生物学家Cloud形象地称之为“寒武纪大爆发”（Cambrian explosion）。[5]这些门类的出现是相当整齐的，可以说得上是史无前例、绝无仅有。它们于早寒武世快速生态扩张, 形成以后生动物为主导的海洋生态系统。同时,还伴随着动物体型增大、形态复杂化和躯体骨骼化过程。[6]这让我们产生了不少疑问。长期以来，达尔文关于物种起源的思想, 一直是古生物学界理论框架的重要基石。达尔文的进化论中有两个最为重要的理论：一是“ 物种并非永久不变, 在地球漫长的演化历史中, 新的物种在缓慢的连续的时间间隔内出现”。二是“ 一切动物和植物都是从某一种原始类型传下来的。”[3]也就是说，物种的演化是由许多微小突变在漫长的岁月中积累起来的，自然选择导致的进化只是缓慢的渐进过程。按照这种观点, 从简单的原生生物到数十门类的寒武纪动物化石之间应该有数目极大的过渡环节和中间门类。在寒武纪之下的地层中, 应该有相当多的不同等级的多细胞化石。但是迄今为止, 研究得到的化石中只发现简单的细菌和蓝绿藻, 很少有复杂的多细胞生物化石作为过渡物种。同时，澳大利亚发现的7～ 5.7 亿年前的埃迪卡拉化石动物群中尚无一种可以确认是已知动物的直接祖先[7]。它们体型奇特，常呈两侧对称的薄饼状和扇形等, 大者直径可达一米，通过增大身体与环境接触面积来获取更多养分，这与寒武纪以后的后生动物门类有很大差别, 很可能是与之平行的姊妹群。这也就意味着按照目前的化石证据，在地球将近40 亿年的生命史中, 整个进化过程的前30 多亿年非常缓慢, 而生命大型化和多元化全部集中寒武纪时期的地层里, 这就与达尔文关于物种由共同祖先缓慢演化来的理论形成尖锐矛盾，成为古生物学中一个巨大的未解之谜。 2.2 澄江动物群（Chengjiang fauna） 澄江动物群由侯先光1984 年发现于云南澄江县的帽天山, 并由张文堂、侯先光(1985)首次报道和命名。近三十年来，我国古生物学家对澄江生物群进行了持续的化石发掘，发现并研究了寒武纪早期动物20 多个门和亚门一级、近50 个纲的227 个物种，将包括脊索动物在内的大多数现生动物门类的最早化石记录追溯到寒武纪初期，[1]成为“寒武纪大爆发”事件真实性的有力证据。澄江动物群保存在筇竹寺阶玉案山组中部帽天山页岩段约50 m 厚的地层中，以保存精美的软躯体化石为特征，是典型的布尔吉斯页岩型保存的化石群。见Figure 1： Figure SEQ Figure \* ARABIC 1澄江动物群化石 2.3遵义动物群(Zunyi fauna) 遵义动物群最早由Steiner 和赵元龙等于1998年发现于贵州遵义松林镇以西中南村黑沙坡剖面，1999 年命名为遵义生物群。遵义动物群目前发现的化石除盘虫类三叶虫（Tsunyid iscus）之外, 还包括软躯体节肢动物Naraoia 、Skioldia、Isoxys、金臂虫、奇虾类的前附肢、软躯体管状化石Cambrorytium以及具壳的Scenella和海绵化石等。[