1859年,，達爾文的《物種起源》發(fā)表后,，就不斷受到學(xué)者的質(zhì)疑和神學(xué)家的猛烈攻擊。其中最令達爾文及追隨者頭疼的是：在地球上沒有發(fā)現(xiàn)任何寒武紀(jì)之前的生物化石,，但到寒武紀(jì)卻突然出現(xiàn)了三葉蟲等復(fù)雜生命,。這里沒有生物的演化過程。神學(xué)家據(jù)此宣傳上帝在寒武紀(jì)創(chuàng)造了生命,。達爾文猜想：前寒武紀(jì)的生物化石不是沒有,，而是還沒有被發(fā)現(xiàn)。
今天上午,，中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員陳均遠宣布：他所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組“圓了達爾文的夢”,，他們找到了前寒武紀(jì)生物演化的有力證據(jù)。這一成果刊登在了今天出版的《科學(xué)》雜志上,。
據(jù)了解,，陳均遠聯(lián)合我國臺灣和美國,、歐洲的科學(xué)家，使用同步輻射相襯成像方法,，對貴州甕安1998年發(fā)現(xiàn)的,、屬前寒武紀(jì)地質(zhì)時代的、具極葉結(jié)構(gòu)的磷酸鹽巖化胚胎化石,，開展了三維無損傷研究，成功獲得了古化石樣品細小的（0.1—0.7毫米）內(nèi)部空間的高分辨結(jié)構(gòu),，證明所觀察到的頸狀構(gòu)造的極葉身份,。由此不僅為兩側(cè)對稱動物在甕安動物群的存在提供新的重要證據(jù)，而且也表明兩側(cè)對稱動物早在5億8千萬年前就已經(jīng)出現(xiàn),。
值得一提的是,，中科院高能所研究員冼鼎昌院士提出了用同步輻射成像方法對古生物化石進行三維無損傷研究的設(shè)想。他與陳均遠研究員領(lǐng)導(dǎo)的小組合作,，開展了對所選胚胎化石的研究,。研究中，同步輻射相位襯度成像方法起了關(guān)鍵的作用,。陳均遠及合作者在北京和臺灣的同步輻射裝置上用這個方法做過具極葉胚胎的三維成像,，最后在歐洲同步輻射裝置上得到了理想的圖像。而如果使用傳統(tǒng)方法根本不可能使古生物化石完好無損,。
據(jù)冼鼎昌院士介紹,，此項研究獲得成功表明，古生物學(xué)和同步輻射應(yīng)用的結(jié)合可以為人們打開一個廣闊的研究新視野,。
名詞解釋
寒武紀(jì)：寒武紀(jì)是距今5億7千萬年前至5億1千萬年前的一個地質(zhì)時代,。在這一時期，大約50個門的大量多細胞生物（包括幾乎所有現(xiàn)生生物的祖先）快速出現(xiàn),，被稱為“寒武紀(jì)生命大爆炸”,。
這一時期，最繁榮的生物是節(jié)肢動物三葉蟲,，其次是腕足動物,、古杯動物、棘皮動物和腹足動物,。寒武紀(jì)的生物形態(tài)奇特,，和地球上的現(xiàn)生生物極不相同。三葉蟲是無脊椎動物,，約占當(dāng)時寒武紀(jì)全部生物的60％,，是古生代早期一類比較高級的無脊椎動物。
極葉：動物胚胎在受精后開始進入卵裂及隨后的發(fā)育階段,。兩側(cè)對稱動物（如蜘蛛,、蝴蝶,、恐龍、人類等都是兩側(cè)對稱動物）的胚胎卵裂有兩種類型：輻射狀卵裂和螺旋狀卵裂,，而后者又分為蠕形和真螺旋兩類,，其中，真螺旋卵裂胚胎中有一類名為“具極葉胚胎”,。所謂“極葉”是胚胎在卵裂中形成的一個形似卵裂球的特殊區(qū)域,，其中沒有細胞核，只有來自植物極的某些細胞質(zhì),。確認(rèn)“具極葉胚胎”的存在對進一步證實早在5．8億年前地球上就出現(xiàn)了兩側(cè)對稱動物具有重要意義,。
將動物化石“年齡”向前推進5千萬年 佐證了達爾文進化論
昨天，美國著名學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》雜志上發(fā)表了中國科學(xué)家陳均遠的一篇論文《中國西南部前寒武紀(jì)具極葉磷酸鹽巖化胚胎化石研究》,，把世界上目前發(fā)現(xiàn)的最早的動物化石從5.3億年前上溯了5千萬年,，推到了5.8億年前，從而有力地消解了達爾文進化論中留有的“為什么動物一夜之間突然誕生”的疑惑,。
進化論缺少古化石佐證
達爾文1859年發(fā)表《物種起源》以后,，直至今天仍有神學(xué)家對進化論中不能自圓其說的部分進行質(zhì)疑，其中有一條理由是“為什么三葉蟲等復(fù)雜生命突然在寒武紀(jì)出現(xiàn)”,。這令達爾文和他的支持者一直困惑,，也給神學(xué)家“上帝造物”的說法制造了口實。
因為在達爾文生活的時代,，寒武紀(jì)是有化石記錄的最古老的地質(zhì)年代,，在寒武紀(jì)之前的地層化石記錄為零！三葉蟲幾乎是在寒武紀(jì)突然“一夜之間”冒了出來,，而沒有達爾文所預(yù)測的演化過程,，這就是“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。如果找不到更早的化石記錄,，就只能承認(rèn)有一種“超自然”的力量創(chuàng)造了動物,。
貴州甕安發(fā)現(xiàn)“小春蟲”
到了上世紀(jì)80年代中期，在中國云南澄江等地5億3千萬年前的地層中發(fā)現(xiàn)了大量保存的軟體組織化石,，它將包括脊椎動物在內(nèi)的幾乎所有現(xiàn)代動物的祖先前推到了寒武紀(jì)早期,。但澄江動物群的發(fā)現(xiàn)與研究并沒有回答困惑達爾文的問題。
1998年2月5日,，中科院南京地質(zhì)古生物研究所陳均遠研究員及合作者在《科學(xué)》雜志發(fā)表了來自貴州省甕安5.8億年前的多細胞動物化石發(fā)現(xiàn),。這一化石群所代表的時間比寒武紀(jì)早4千萬年，比澄江動物群早5千萬年,。當(dāng)時,，甕安動物化石群的發(fā)現(xiàn)被國外知名演化生物學(xué)家譽為20世紀(jì)演化論最重大成就之一?！犊茖W(xué)》雜志在評論中稱：“來自中國的化石的發(fā)現(xiàn)……將有可能向我們展現(xiàn)動物歷史黎明時期的全景,。”
2003年,，他們再次來到甕安采集化石，終于找到了10塊保存精美的兩側(cè)對稱動物成體化石,，陳均遠把這種甕安動物化石群中兩側(cè)對稱動物取名為“貴州小春蟲”,，以紀(jì)念這種在地球走出漫漫嚴(yán)冬、動物生命春光乍現(xiàn)時刻誕生的小東西,。這種“貴州小春蟲”是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的最早的動物化石,。
小春蟲是現(xiàn)代動物祖先
由于絕大多數(shù)的甕安化石是卵和胚胎，其中保存了大量當(dāng)時的生命信息,，所以分析胚胎化石意義更為重大,。中國科學(xué)院高能所同步輻射專家冼鼎昌院士和他的合作者通過同步輻射研究了動物胚胎化石內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，包括“貴州小春蟲”這些化石在內(nèi)的甕安動物化石群與現(xiàn)代一些生物的親緣性可以得到證實,，就是說,，證明了現(xiàn)代動物的最早祖先就是這種“貴州小春蟲”,。從而打破了“寒武紀(jì)動物突然出現(xiàn)”的說法,，為達爾文的進化論提供了一個非常有力的證據(jù)。
中科院高能物理所專家評價說,，陳均遠等人的發(fā)現(xiàn)不僅為前寒武紀(jì)兩側(cè)對稱動物演化史提供了新的可靠證據(jù),，同時暗示了兩側(cè)對稱動物已經(jīng)進一步分化為輻射和螺旋卵裂兩大類群，“這是由古生物學(xué)和高能物理中同步輻射技術(shù)相結(jié)合的典范,。”
今天出版的《科學(xué)》雜志報道了我國科學(xué)家和美國,、法國等國科學(xué)家具極葉胚胎化石研究的新發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)證明5.8億年前兩側(cè)對稱動物就已經(jīng)存在,并開始分化,。研究的主要參與者之一,中科院南京地質(zhì)古生物研究所陳均遠研究員把這項成果喻為“揭開了動物世界的‘黎明第一刻
’”,。
三葉蟲等復(fù)雜生命為什么會在5億多年前的寒武紀(jì)突然“冒”出來?生命為什么會在“寒武紀(jì)大爆發(fā)”?這些問題不僅困擾了達爾文本人,也在150多年中困擾著達爾文的追隨者。
1998年,我國科學(xué)家在貴州甕安發(fā)現(xiàn)了5.8億年前的多細胞化石,。然而這些生命仍然處于動物演化的初級階段,當(dāng)時是否出現(xiàn)了更復(fù)雜的兩側(cè)對稱動物,是科學(xué)家們一直探索的奧秘,。
兩側(cè)對稱動物是多細胞動物的一個高級發(fā)展階段,蜘蛛、恐龍等包括人類都屬于兩側(cè)對稱動物,。兩側(cè)對稱動物的胚胎卵裂有輻射狀和螺旋狀兩種,后者又分為蠕形和真螺旋兩類,而真螺旋卵裂胚胎中有一類名為“具極葉胚胎”,。
陳均遠和高能所同步輻射裝置的有關(guān)專家,聯(lián)合我國臺灣和美國、歐洲的科學(xué)家,使用同步輻射相襯成像方法,成功獲得胚胎化石內(nèi)部空間的高分辨結(jié)構(gòu),并證明觀察到的頸狀構(gòu)造為極葉,。因此這一發(fā)現(xiàn)說明寒武紀(jì)前4000萬年兩側(cè)對稱動物不僅存在,而且已經(jīng)使用復(fù)雜的發(fā)育機制進行胚胎分裂和分化,。
此次研究的另一個特別之處就是物理學(xué)家首次參與了古生物化石研究。研究參與者之一,、中科院高能物理所冼鼎昌院士介紹說,研究中首次采用了同步輻射相襯成像方法,兩者的成功結(jié)合為同步輻射古生物學(xué)開拓了一個新的,、后續(xù)寬廣的研究視野。
冼鼎昌說,這只是個階段性成果,。在其他一些胚胎化石的三維復(fù)原像中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)很多神秘的“通道”,。這些“通道”有幾種直徑,并且相互交叉呈螺旋結(jié)構(gòu),，是其他生物的入侵,還是胚胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)?這些謎題還都有待于深入研究。
現(xiàn)代鳥類祖先是水鳥
據(jù)新華社電中美科學(xué)家15日在華盛頓宣布,，在甘肅省玉門附近的昌馬鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了生活在約1．1億年前的“甘肅鳥”的較完整化石,，分析顯示這種有翅的鳥能像鴨子一樣潛水。這一發(fā)現(xiàn)填補了鳥類進化樹的空白,，也為現(xiàn)代鳥類水棲起源的觀點提供了有力佐證,。
完整化石來自昌馬附近遠古湖址
即將于16日出版的《科學(xué)》雜志刊登了有關(guān)論文。論文第一作者,、中國地質(zhì)科學(xué)院的尤海魯15日在這里舉行的新聞發(fā)布會上介紹說,，在昌馬附近的遠古湖址共發(fā)現(xiàn)數(shù)十具鳥類化石，雖然無頭,，但骨骼較完整,，未碎裂，有些還殘存趾間蹼和其他軟組織,。
論文分析了5具“甘肅鳥”化石：其身體上半部結(jié)構(gòu)表明它能從水面起飛,；后腿和蹼足的細節(jié)顯示，它可能是靠足推進的潛水鳥,，很像現(xiàn)代的鴨子,，但能力稍遜。另外,，“甘肅鳥”骨骼中空程度低,，因此較重也較笨拙。
科學(xué)家說,，“甘肅鳥”所處環(huán)境要更溫暖濕潤,，它們可能以魚、昆蟲為食,，偶爾也吃植物,，其飲食結(jié)構(gòu)只有找到頭部化石后才能確定。
“甘肅鳥”為今鳥類已知最老成員
“甘肅鳥”是今鳥類已知最古老成員,。今鳥類包括所有現(xiàn)代鳥類及其直接化石祖先,，出現(xiàn)于1．4億年到1．1億年前的白堊紀(jì)早期，它與肩部骨骼結(jié)構(gòu)相反的反鳥類是鳥類進化中兩大分支,，都源于“始祖鳥”,。
據(jù)介紹，“甘肅鳥”之外的幾種原始今鳥類也顯示出對水生環(huán)境的適應(yīng),?？茖W(xué)家確定進化樹上“甘肅鳥”的位置時發(fā)現(xiàn)一個明顯模式：“過渡到現(xiàn)代鳥的物種多為水棲”。不過,，現(xiàn)代鳥的某些早期成員也許很快轉(zhuǎn)移到陸地,，如鴕鳥和雞的祖先也可上溯到白堊紀(jì)早期,。
參與研究的美國卡內(nèi)基自然歷史博物館的馬修·拉曼納說，今鳥類化石“在白堊紀(jì)早期相對罕見,，這是‘甘肅鳥’令人激動的原因之一”,。尤海魯在接受新華社記者采訪時指出，這次的化石發(fā)現(xiàn)將已知今鳥類的進化研究提前上千萬年到白堊紀(jì)早期,，昌馬也成為以今鳥類為主的最古老鳥化石遺址,，而10年前曾發(fā)現(xiàn)“長羽毛的恐龍”的中國遼寧西部多出土反鳥類化石。
“甘肅鳥”化石發(fā)現(xiàn)于1981年,，那時只找到鳥類的部分后腿化石,。
