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研究进展
古生物研究院丛培允团队为破解“达尔文的困惑”提供关键实证
发布日期:2026-04-03 作者: 来源:

北京时间202643日凌晨,国际著名学术期刊《Science》以article形式在线发表了古生物研究院丛培允团队关于后生动物门类起源与早期演化的最新研究成果,系统报道了云南东部埃迪卡拉纪江川生物群丰富的后生动物化石,包括多种两侧对称动物,首次实证了埃迪卡拉纪末期海洋生态系统中已出现了与寒武纪相似的动物组合(图1),为理解后生动物门类的起源及海洋生态系统的早期演化提供了关键线索和证据。

寒武纪(5.388-4.868亿年)早期“突然”出现的动物化石记录了后生动物门类起源与早期辐射演化事件,被称为“寒武纪生命大爆发”。这是地球生命历史上最重要的演化事件之一,深刻改变了地球生命的面貌和海洋物质循环过程。但令人奇怪的是,在寒武纪之前的地层中几乎找不到现代动物门类的化石记录。达尔文在其巨著《物种起源》中将寒武纪之前动物化石的缺失视为对生物演化理论的最大挑战之一,因此这一现象又被称为“达尔文的困惑”(Darwin’s dilemma)。目前科学界广为接受的一个观点认为:动物门类的起源根植于寒武纪之前的地质时代,极大可能发生在埃迪卡拉纪(6.35-5.388亿年)。埃迪卡拉纪动物演化的证据主要来自遗迹化石(动物活动留下的痕迹)和埃迪卡拉型生物(主要包括叶状等形态奇特的动物化石),但关于后生动物主要支系——两侧对称动物(约占动物物种总数的98%)的实体化石证据比较稀少且争议较大。一个多世纪以来,寻找寒武纪之前的两侧对称动物化石是生物演化领域最基础的重大科学命题之一,也是破解“达尔文的困惑”所缺失的最关键证据环节。

云南东部是全球范围内研究埃迪卡拉纪-寒武纪地层古生物的热点区域,按照地质年代先后顺序保存有江川生物群、梅树村动物群、澄江生物群、小石坝生物群、关山生物群等一系列软躯体化石宝库,其地层记录的完整程度与化石保存的精美程度皆是举世罕见。“江川生物群”一词最早由陈孟莪先生于1999使用,指示云南东部埃迪卡拉纪灯影组旧城段(不早于5.54亿年)中可能存在动物化石。本世纪以来,江川生物群中陆续发现了一些埃迪卡类型生物化石以及潜在的动物化石线索。2017年,团队成员在中国地质科学院唐烽研究员的帮助下,开始对江川生物群开展了一系列的野外调查。经过近十年的野外工作,研究团队先后发现多个新的化石剖面并采集了大量的化石标本。

在本项研究中,由云南大学领衔的国际研究团队对采自江川生物群数百件保存精美的软躯体动物化石进行了多技术手段成像,鉴定出包括典型埃迪卡拉动物(如RadialomorphMackenzid-like动物,图2 A-B)和后生动物基部类群(如栉水母动物,图1 C)以及两侧对称动物(即身体具有前后、左右及背腹轴的分化,又称为三胚层动物)等多门类化石。其中两侧对称动物占据了绝大多数,数量最多的是一类保存有固着器、翻吻和肠道的蠕虫状生物(图3 A);另一类蠕虫状生物具有显著的头部分化,身体能弯曲成S型(图3 B),表明该蠕虫动物具有运动能力。这两类蠕虫状化石可以明确归属到两侧对称动物总群,弥补了两侧对称动物类群早期实体化石记录的空白。

令人惊奇的是,研究团队在江川生物群中还发现了丰富的后口动物(包括脊索动物、棘皮动物和半索动物三个动物门类)冠群化石,如寒武岐须虫类(cambroernids)(图3 C)以及半索动物Margaretia的外部管状结构(图3 D)。江川生物群中这两类化石和寒武纪特异埋藏化石库(如澄江生物群、布尔吉斯页岩生物群)中的种类具有高度相似性,表明寒武纪早期后口动物一些特有的化石类群至少在埃迪卡拉纪末期就已经出现。这两类化石在亲缘关系上隶属于步带类(即半索动物和棘皮动物组成的支系),这一发现指示步带类的姊妹类群——脊索动物(我们人类所属的动物门)在埃迪卡拉纪已经出现,为研究脊索动物起源与演化打开了全新的视角。

为什么云南东部埃迪卡拉纪的地层能保存动物门类起源的证据?为进一步回答这一重要科学问题,研究团队使用扫描电子显微镜-X射线能谱分析以及沉积相分析等多种手段,揭示了江川生物群中的化石主要以碳质薄膜的形式保存,并伴随有黄铁矿化和磷酸盐化(图4),是寒武纪特异埋藏化石库的典型方式。这与华南以及全球范围内埃迪卡拉纪其他主要化石宝库的保存方式存在显著不同:世界范围内埃迪卡拉纪化石主要以印痕的形式保存。江川生物群的生物组合和化石保存方式代表着一种在埃迪卡拉纪末期开始出现的“寒武纪型”动物群落。江川生物群中丰富的两侧动物化石组合支持达尔文一个多世纪以前的推断:后生动物化石在寒武纪之前地层中的“缺失”是由于化石记录不完整所造成的假象。

云南地区早期生命研究的重大突破始于1984年侯先光先生在澄江市抚仙湖畔发现的澄江生物群。侯先光先生于2001年在云南大学建立了澄江生物群研究中心,奠定了云南大学早期生命演化研究的根基,带领年轻学者走向国际舞台。在侯先光先生的建议和支持下,丛培允团队于2018年正式成立,重点以澄江生物群的研究为基础,对早期生命的研究领域进行拓展,主要关注后生动物门类起源与早期辐射演化过程中的形态演变。近年来,在侯先光先生的指导下,研究团队在双胚层动物起源、触手冠动物起源、步带动物早期形态演化以及脊椎动物视觉系统演化等领域取得了一系列重要进展,其中部分成果发表在《Nature》(2026)、《Science》(2026,本研究)、《Current Biology》(2022, 2023)、《Geology》(2024)、《Palaeontology》(2023)等专业领域学术期刊。江川生物群中大量软躯体动物化石的发现为研究动物门类起源与早期辐射演化打开了一个更早的、更重要的地质记录窗口。未来,研究团队将以此为新的起点,对埃迪卡拉纪-寒武纪转折期生命演化过程开展系统的对比研究,进一步巩固发展云南大学在早期生命演化领域的研究优势,扩大云南珍贵化石资源在研究地球生命演化历史中的国际影响力和话语权。

云南大学植被结构功能与建造全国重点实验室(古生物研究院)为第一完成单位,云南大学生态学2025届博士研究生李高榕(古生物研究院,现为云南大学生命科学学院博士后)为论文第一作者,古生物研究院魏凡副研究员、丛培允研究员以及英国牛津大学Frances Dunn博士和Luke Parry副教授为共同通讯作者。参与研究的还有云南师范大学温雯雯博士,云南大学艺术学院王晓东老师和生命科学学院脊椎动物研究中心雷向通博士,牛津大学Ross Anderson副教授以及瑞士苏黎世大学的赵阳博士。本研究得到云南省科技领军人才项目(202305AB350006)、云南大学-云南省科技厅重大联合项目(202201BF070001-016)、云岭学者项目和国家自然科学基金项目(4206200142072019)支持。

论文信息:Li G., Wei F., Wen W., Wang X., Lei X., Anderson R., Zhao Y., Dunn F., Parry L. & Cong P. 2026. The dawn of the Phanerozoic: A transitional fauna from the late Ediacaran of Southwest China. Science 392 (6793): 63-68. DOI: 10.1126/science.adu2291.

1 江川生物群艺术复原图(王晓东绘)

2江川生物群中的典型埃迪卡拉型动物和后生动物基部类群化石

A. Radialomorph化石;B. Mackenzid-like化石;C. 栉水母动物(ctenophore)化石。比例尺:2mmA);5mmB, C)。

3 江川生物群中保存的两侧对称动物化石

A. 具有翻吻和固着器的蠕虫状化石;B. 具有头部分化的蠕虫状化石;C. 寒武岐须虫类(cambroernids)化石;D. Margaretia外部管状结构。比例尺:5mmA, D);2mmB, C)。

4 江川生物群化石的保存形式(碳C,铁Fe,硫S,磷P等元素分布图)

A. 宏体藻类;B. 具有翻吻和固着器的蠕虫状化石;C. 具有头部分化的蠕虫状化石;C. 寒武岐须虫类(cambroernids)化石。比例尺:5mmB);2mmA, C, D)。