编者按
2006年6月16日，中国科学院南京地质古生物研究所和中国科学院高能物理研究所联合宣布，他们找到了前寒武纪动物演化的有力证据。
这一发现，不仅填补了前寒武纪后生动物演化研究空白，挑战了传统寒武纪大爆发理论，也“圆了达尔文的梦”。
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2006年6月16日，北京的一场新闻发布会，引起了全球的关注。
这天，中国科学院南京地质古生物研究所和中国科学院高能物理研究所联合宣布，在对贵州瓮安多细胞动物胚胎化石的外部形态和内部结构进行研究分析后，科学家确认了“具极叶胚胎”这类特殊动物胚胎的存在，从而进一步证实早在5.8亿年前地球上就出现了两侧对称动物。
这项研究由南京地质古生物研究所陈均远研究员和高能物理研究所黎刚研究员合作，联合我国台湾和美国、欧洲的科学家共同完成。题为《中国西南地区前寒武纪磷酸盐岩化具极叶胚胎化石》的论文当天在美国《科学》杂志上发表。
这项重磅成果的发布，意味着中国科学家找到了前寒武纪两侧对称动物演化的有力证据，将后生动物存在的证据提早到寒武纪以前，圆了达尔文的“梦”。
达尔文之困：“一夜之间”冒出来的复杂生命
1859年，达尔文发表了著名的《物种起源》，创立了进化论。然而，自进化论诞生之日起，就不断受到学者的质疑和神学家的猛烈攻击。
其中，最令达尔文及追随者困惑的就是“寒武纪生命大爆发”：在地球上没有发现任何寒武纪之前的动物化石，但到了寒武纪却出现了三叶虫等复杂动物，它们好像“一夜之间”突然冒了出来。
按照他的进化论，生物进化经历了从简单到复杂的漫长演变过程。“寒武纪生命大爆发”显然和达尔文的理论不匹配。神学家们据此宣扬，“寒武纪生命大爆发”印证了“上帝造物”的观点。
达尔文深知前寒武纪动物化石“零纪录”问题的严重性，但对此百思不得其解。在《物种起源》第六版中，他写道：“这件事到现在为止还没有办法解释，所以或许有些人正好可以利用这个案例来驳斥我提出的演化论点。”
当时，达尔文猜想：前寒武纪的动物化石不是没有，而是还没有被发现。但这个解释在此后100多年里引起很大争议，被称为“达尔文之困”。
到底是达尔文的进化论错了，还是我们真的还没有找到前寒武纪生物化石？此后一个多世纪，为破解“达尔文之困”，古生物学家们努力在前寒武纪地层中找寻动物的遗迹。
瓮安生物群：动物历史黎明时期的全景
1998年，中国古生物学家在破解“达尔文之困”中取得突破。
这一年初，中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈均远等人在美国《科学》杂志上发表论文宣布：最古老的动物化石群在中国贵州瓮安被发现。他们在比埃迪卡拉化石群更为古老的含磷地层中，发现了远古海绵动物的卵、胚胎、幼虫和成年个体化石。几乎同一时间，一个由哈佛大学与北京大学科研人员组建的合作团队在英国《自然》杂志上也报道了动物胚胎化石的发现。
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1998年在瓮安发现的胚胎化石
来源 | 北京科技报微信公众号
瓮安生物群的发现，成为前寒武纪存在动物化石的有利证据，为破解“达尔文之困”创造了可能，被国外知名演化生物学家誉为20世纪演化论的最重大成就之一。
美国《科学》杂志评论称“它将有可能向我们展现动物历史黎明时期的全景”。美国《华盛顿邮报》评价称“这一新发现打开了寻找古老动物化石记录的新途径。这好像是蒙在眼前的迷雾突然消散。”
然而，这些动物化石仍然处于动物演化的初级阶段，那么当时是否出现了更复杂的动物——两侧对称动物（蜘蛛、蝴蝶、恐龙和人类都属于两侧对称动物）？当时还无人能回答。
直到2003年，陈均远等人终于在瓮安发现了10块保存精美、约0.2毫米长的具有真体腔的两侧对称动物成年个体化石。陈均远将这种对称动物称为“小春虫”，以纪念这种在地球走出漫漫严冬、动物生命春光乍现时刻诞生的小东西。
“小春虫”出现的时间，比寒武纪要早4000多万年，它们复杂的两侧对称结构显示：动物前后和背腹轴分化所需要的基因工具包早在寒武纪之前就已演化出现。
“真体腔动物的起源仍然是科学之谜，'小春虫'这一古老真体腔两侧对称动物化石的发现，将为探索真体腔动物的起源提供重要线索，表明真体腔可能是两侧对称动物的一个古老特征。”陈均远说。
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2004年在瓮安生物群发现最古老的两侧对称
动物“小春虫”艺术复原图
来源 | 科技日报
古生物学“牵手”同步辐射技术：给瓮安化石照“X 光”
“小春虫”的发现震惊了世界，但也引起了专家们的论战，有人完全赞同，有人则质疑支持“小春虫”是具有真体腔两侧对称动物的证据不够充分。
动物胚胎在受精后进入卵裂发育阶段。两侧对称动物的胚胎卵裂有辐射卵裂和螺旋卵裂两种，而螺旋卵裂胚胎中有一类会在早期细胞分裂过程中发育一种被称为“极叶”结构的细胞质球，而这种胚胎也被称为“具极叶胚胎”，比如很多贝壳（软体动物）胚胎发育过程中就会产生极叶结构。对于陈均远等人来说，要回答瓮安胚胎化石中是否存在两侧对称动物的胚胎，那么寻找“具极叶胚胎”就是一个不错的途径。
时间回到1998年。这一年，瓮安生物化石群发现的消息在报纸上披露，引起了中国科学院高能所的高能物理学家冼鼎昌院士的兴趣。冼鼎昌的研究领域是同步辐射应用，但他对古生物学有浓厚的兴趣。他一直在思考同步辐射如何在化石研究中应用。
1999年的全国政协会议上，冼鼎昌在科技组会上做了一个发言，其中提到瓮安化石群发现的重大意义。散会后，冼院士找到了陈均远教授的房间，两个同样对揭开动物黎明时期全景充满兴趣和热情的科学家一拍即合。
由于绝大多数的瓮安化石是卵和胚胎，保存了大量有关早期动物的发育生物学信息，所以分析胚胎化石的发育过程，意义非常重大。但瓮安胚胎化石大多很小，直径只有0.3—0.8毫米。如何使体积如此小的胚胎化石清晰成像，冼鼎昌院士想到了给瓮安化石照“X 光”。但不能使用常规工业X光机，因为它的成像分辨能力最好也只有毫米的量级，无法解析胚胎化石的内部结构。而同步辐射成像技术正好具有足够强度的短波长X光和优良的成像分辨能力。
于是，冼鼎昌等人把这种技术应用到瓮安化石的三维无损成像研究中，在不损坏化石的情况下，把亚毫米大小的胚胎内部结构拍得一清二楚，并且给出了高精度的三维图像。他们首次清晰地观察到了极叶结构和胚胎细胞之间的颈状通道，并首次建立了具极叶胚胎化石的早期发育序列，最终确认了具极叶胚胎的存在。
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具极叶结构的动物胚胎化石，三叶期极叶胚胎化石由AB细胞、CD细胞和极叶（pl）组成
来源 | 中国科学院南京地质古生物研究所官网
当古生物学“牵手”同步辐射三维无损成像技术，中国科学家最终用证据回应了质疑，从而打破了“动物在寒武纪早期才突然出现”的传统观念，为达尔文的进化论提供了一个非常有力的证据。
相关专家曾评价称，中国科学院南京地质古生物研究所陈均远等人的发现表明两侧对称动物具有的胚胎发育模式已经在前寒武纪出现，而且暗示未来在瓮安生物群中还可能找到更多有关后生动物化石的记录，这为后续的研究工作点亮了曙光。
2015年，中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎领衔的课题组在《美国科学院院刊》上发文宣布，他们在瓮安生物群中发现了一枚6亿年前的原始海绵动物化石，是迄今全球发现最早的保存有细胞结构的原始海绵动物实体化石。这个被命名为“贵州始杯海绵”的生物，成为瓮安生物群又一个“成年”动物。
2020年，中国科学院南京地质古生物研究所科研团队宣布，他们在云南“澄江动物群”中发现了一种5亿多年前长有五只眼睛的虾形化石，这种被称为“章氏麒麟虾”的生物，代表了达尔文进化论预言的重要过渡型物种，给生物进化论增添了又一个强有力的化石证据。
科学研究无止境。如今，瓮安生物群的化石产地正在地方政府的努力下得到了非常好的保护，中国科学家对瓮安生物群的研究还在继续。相信未来还会有更多的成果出现，帮助人类探寻寒武纪生命大爆发的源头，揭开动物起源之谜，讲好地球生命演化的故事。
审核单位：中国科学院南京地质古生物研究所
参考文献：
[1]达尔文的猜想是怎样被证实的[N].科技日报,2006-06-20(005).
[2]我国科学家证实:5.8亿年前就已出现两侧对称动物[N】,新华网,2006-06-16.
[3]中国科学家发现最古老多细胞动物化石“小春虫”[N],中新网,2004-06-05
[4]我国发现世界最早动物化石 佐证达尔文进化论[N],北京晨报,2006-06-17.
[5]科学家发现迄今最古老原始动物化石[N],光明日报,2015-03-11.
[6]来看《自然》《科学》多少次报道被挖毁的瓮安化石，就知道科学家为啥急了[OL],北京科技报微信公众号,2017-04-21.
[7]用亿万年前化石解码动物起源秘密[N],南京日报，2022-05-26.
中国科学家博物馆出品