最早苔藓动物复原图

化石扫描细节

陕南镇巴小洋坝剖面。图片均由论文作者提供    

10月27日，《自然》杂志以“长文”形式刊发了西北大学早期明升m88研究团队教授张志飞指导的博士生张志亮等人的最新成果——《化石证据揭示苔藓动物门起源于寒武纪早期》，宣告在陕南镇巴县发现了地球上已知最早的苔藓动物（苔藓虫）化石。该研究将苔藓动物门的地质历史从奥陶纪前推到寒武纪大爆发早期，将其起源向前推进了约5000万年。

张志亮是论文第一作者，西北大学为第一完成和通讯单位。联合研究者有澳大利亚麦考瑞大学教授、西北大学兼职教授Glenn A. Brock，明升中国app院南京地质古生物研究所、英国自然历史博物馆、瑞典自然历史博物馆等机构的学者。

这也是由明升中国app院院士、西北大学地质学系教授舒德干领衔的西北大学早期明升m88与环境创新研究团队自1996年以来在《自然》《app》上发表的第15篇论文。

发现苔藓虫化石有何意义？

“寒武纪大爆发是地球上已知最为宏伟的两侧对称动物的明升m88爆发事件。它是我们地球所经历的4个重大里程碑中最伟大、最神奇的事件。”舒德干讲述。

第一个里程碑事件发生于46亿年前的初始期，地球完全是一个大火球，与今天的金星大体相似。第二个里程碑事件发生于接下来的几千万年间，随着温度降低，长期连续降雨便形成原始海洋而成为“水球”，那时一片汪洋，没有大陆。第三个里程碑事件出现了神奇现象，改变了它的“无机性”——花费了5亿年，在海洋中产生了原始明升m88，主要是细菌，那时的地球应该称为“细菌球”；其他大部分行星由于缺乏类似的海洋条件，所以未能产生任何明升m88。第四个里程碑事件就是海洋明升m88经历了30多亿年的漫长演化，最终快速形成了整个动物界框架；它使行星的海洋和陆地面貌发生了彻底改变，可称为“动物球”。

现代地球还可以称为“人类世”和“人类球”，但归根结底还是来源于5亿多年前的“动物球” 。舒德干用“四球”来定义地球的发育过程，即“火球”“水球”“细菌球”和“动物球”。

“动物界这种快速起源成型的神奇事件，被称为寒武纪明升m88大爆发。” 舒德干说道。

寒武纪大爆发一直是个未解之谜。达尔文当年十分困惑，认为动物界不可能通过爆发形成，应该是慢慢演化而来的。100多年后，美国学者古尔德（S. Gould）根据当时的化石信息，于上世纪70年代提出“一幕式”爆发假说，被后人演绎成“几乎所有动物门类都站在同一起跑线上”，其影响巨大。

2008年，根据古生物学的许多新发现，尤其是我国澄江动物群的系列性重大发现，舒德干研究团队正式提出了“三幕式寒武纪大爆发假说”。

“假说概括地表述：现代生物学认为，整个动物界的30多个门类，由低等到高等可归纳为3个亚界，即低等的基础动物亚界，较高等的原口动物亚界和更高等的后口动物亚界；而寒武纪大爆发从5.6亿年前到5.4亿年前再到5.2亿年前，恰好也分为3个阶段，分别依次爆发式诞生了3个动物亚界的所有门类。” 舒德干说。

现在app家已经发现的20多个门类的诞生时代都符合“三幕式寒武纪大爆发假说”，但苔藓动物门化石记录却不符合。

据了解，舒德干预言这个低等原口动物门类应该在5.3亿年前出现，但它以前的最早化石记录却在奥陶纪，至少晚了5000万年。这一直令他们深感困惑。

正是张志飞等人这项研究成果，确证苔藓动物门诞生在5.3亿年前，再次完美地支持了“三幕式寒武纪大爆发”假说的正确性，或者说进一步证实了这个假说具有可靠的app预言性。

毫米大小的化石与艰巨的重大发现

舒德干介绍：“多个动物门类的源头探索，其中比较容易发现的门类，过去都陆续被发现了，剩下的都是一些很难啃的‘硬骨头’。苔藓动物门在海洋中是一个重要门类，很难被发现，因为它们只有毫米级大小。”

据了解，2015年，张志飞带领学生张志亮、陈飞扬等赴湖北宜昌、四川南江、陕西镇巴等地采集了大量生物碎屑灰岩。回到学校后，张志亮开始了漫长的酸蚀实验：岩样破碎、醋酸溶解、分门别类……长达3年多的时间，他处理了约3.2万枚化石。其中有一枚比芝麻还小一倍的奇特化石，让他印象深刻。

“我至今都记得把它放到显微镜下的瞬间，‘美妙惊奇、叹为观止’所有美好的词汇都不及眼下小小的世界。”张志亮回忆。“总觉得这枚化石形态结构奇特，但它到底是什么？”疑问始终困扰着他。

因对app研究的执着，2017年，Glenn A. Brock访问西北大学时，张志亮拿出了这枚化石照片。Glenn看后，惊呼 “天哪！1993年我曾在澳大利亚见过类似的标本！”这一刻，张志亮眼睛亮了。

“5亿多年前，澳大利亚板块与明升中国华南板块临近，相似的化石在两个板块上的同时出现，证明我们曾经的偶然发现并非巧合！”

张志亮在澳大利亚麦考瑞大学工作期间，曾见到过那枚标本。打开显微镜的那一刻，张志亮更加坚信，在世界的某块岩石中一定还存在着它们的“兄弟姐妹”。综合分析，他初步判断，在澳大利亚弗林德斯山脉模式标本产地附近，应该会有相似的化石。

经过漫长的采样、补样，张志亮终于找到了另外4枚形态结构相似的化石。跟导师张志飞和合作专家讨论后，初步确认标本确实为苔藓动物化石，印证了他们前期的猜想。这让张志亮激动不已，“与其说是我发现了它，不如说是化石发现了我”。

张志亮在陕南找到的这枚苔藓动物化石虽然与澳大利亚的标本相似，但都没有完好保存动物的口部结构。经再和导师张志飞深入探讨后，他们共同认为还是需要继续寻找和等待，等待完备的证据发现才能逻辑严密，这是师徒共同坚守的学术标准。

功夫不负有心人。2019年，他们如愿在澳大利亚弗林德斯山脉附近找到了关键的一枚化石。

往来邮件200多封邮件与修改20版的论文

支撑材料成稿过程中，各方向专家应邀加入了研究工作，共同完善扫描电镜（SEM和BSEM)、X射线断层扫描（μ-CT）、3D可视化、系统学数据分析等研究，将学科交叉融合的优势发挥到极致。

又经过2年半的化石研究表明：苔藓动物虫室整齐的几何排列和复杂性的模块化生长起源于5.3亿年前，这是寒武纪大爆发重要的生态创新。

经过52个特征、18个类群和2个外群的最大简约法和贝叶斯分支系统学分析研究，确认了苔藓动物化石，正是现生苔藓动物最原始的祖先类型。

文章改到第20版，往来邮件200多封后，张志飞师徒认为，时机到了！2021年8月3日，他们向《自然》投出文章及文件附件，两周后便得到了官方初审通知。