青藏高原地區5.5億年前的生物長什麼樣？被子植物為何會“違背”達爾文進化論，在早白堊世突然大量出現？古人類是如何演化的……日前，中國古生物學會在江蘇南京發布“2021年度中國古生物學十大進展”評選結果，這些謎題有了答案。

本次入選成果由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、北京大學、西北大學、中國地質大學（武漢）、河北地質大學等科研院所和高校領銜完成。“十大進展”從26項提名成果中選出，進展涉及自新元古代到第四紀的多個地質年代。

解答達爾文“討厭之謎”

被子植物在現今絕大多數陸地生態系統中佔據了主導地位，與人類的衣食住密切相關，其起源和早期演化一直都是最為重要的科學問題之一。19世紀早期古植物學研究發現，被子植物（有花植物）化石在距今1億多年的白堊紀地層中突然大量出現，這似乎與認為生物演化是漸進的進化論相悖，達爾文對此困惑不解，甚至稱之為“討厭之謎”。

“討厭之謎”的答案，藏在我國內蒙古東部的霍林河盆地一個特異植物群中。

2017年夏日的一天，中國科學院南京地質古生物研究所史恭樂研究團隊前往內蒙古霍林河盆地的紮哈淖爾露天煤礦，不過，他們的目標並非煤炭，而是另一種深褐色的“地質寶藏”——燧石。不久後，史恭樂團隊在燧石中發現了大量保存完好的距今1.26億年前的早白堊紀時期的植物化石，化石不僅完整地保存了植物器官的三維形態，還保存了植物體組織和細胞的細節信息，是古植物學研究的理想材料。

研究團隊運用傳統的醋酸纖維膜撕片技術和先進的顯微斷層掃描（CT）技術重建了植物化石的三維外觀形態和內部結構，並對這幾百份保存完好的植物樣本進行了比較形態學和解剖學分析。結果顯示，來自內蒙古的植物化石和已經絕滅的盔籽植物的種子著生器官最為相似，其包裹種子的彎曲殼鬥非常類似於被子植物中的外珠被。盔籽植物擁有開放的種子結構，卻只有單層珠被，因此這類植物屬於裸子植物，但與此同時，它們卻有著和被子植物相似的特徵。

“被子植物的外珠皮類似於花生米外邊的’紅衣’。”史恭樂研究員拿著一個3D打印的內蒙古早白堊世具托鬥種子植物模型，向記者介紹道：“我們在內蒙古找到的植物不是被子植物本身，而是被子植物的近親。”此項研究證明，被子植物的祖先類群早在距今約2.5億年前就已經出現，並不是在白堊紀突然出現的，裸子植物向被子植物的演變過程並非一蹴而就，而是一步步完成的。

“植物龐貝城”揭示煤是由什麼植物形成的

被譽為“黑色的金子”的煤炭是由什麼植物形成的？遠古森林的面貌是怎樣的？這些謎題的答案藏在“植物龐貝城”裡。

“植物龐貝城”是位於內蒙古烏達煤田的一片約3億年前的成煤沼澤森林，因一場大規模的火山活動，被火山灰沉降作用定格在原地。這種特異埋藏的保存方式與意大利龐貝古城頗為類似，故名“植物龐貝城”。從1997年至今，中國科學院南京地質古生物研究所王軍研究員研究團隊一直在烏達煤田這片土地探索著關於“植物龐貝城”的眾多奧秘。

其中，有一個發現破解了困擾古植物學近百年的謎團：瓢葉目植物到底該歸於“生命樹”的什麼位置？瓢葉目自20世紀30年代建立後，先後被科學家們認為是真蕨類、楔葉類、前裸子植物，或者獨立的分類單元——其確切的系統分類位置一直懸而未決。在“植物龐貝城”，研究團隊發現並描述了瓢葉目家族的新物種烏海擬齒葉，明確其具裸子植物木材解剖及孢子繁殖的特徵，屬於典型的前裸子植物，揭示了孢子植物向種子植物演化進程中的重要環節，徹底解決了瓢葉目在生命演化樹中的位置。

“更重要的一點是，通過對’植物龐貝城’的研究，我們知道了形成煤的遠古森林的模樣。現在能夠看到的森林已經和遠古森林存在很大的區別，經過上億年的地質活動，化石植物群落往往無法保存遠古森林裡樹木之間的關係。而’植物龐貝城’裡的樹木在原地被火山灰埋藏了起來，那麼我們將3億年前的古樹和森林進行複原，就知道了形成煤的森林原始面貌是怎樣的。”王軍研究員解釋道，對“植物龐貝城”的研究在廣義上能夠為現今全球氣候變暖、溫室效應等問題，提供“回到地球深處”的答案。

科考發現青藏高原最古老的化石生物群

何為“埃迪卡拉化石”？這些化石又有什麼古地理意義？在距今約5.75~5.39億年前的埃迪卡拉紀晚期，埃迪卡拉生物群是寒武紀生命大爆發前夕全球分佈範圍最廣的複雜生物群。其中包括多種類型的宏體軟軀體生物，沒有硬骨骼，有的趴在沉積物表面，有的在水體浮游。埃迪卡拉生物群研究不僅對理解早期動物演化具有重要意義，並且其不同的化石組合也能作為地層劃分與對比的標誌。

2020年7月，中國科學院南京地質古生物研究所早期生命研究團隊與北京大學、成都理工大學的聯合科考團隊在對青藏高原野外考察的過程中發現了典型埃迪卡拉化石。這是繼2011年該團隊在湖北三峽地區發現典型的埃迪卡拉生物群化石後的第二次，是我國西北地區的“首塊”。

發現埃迪卡拉化石的全吉山地區位於柴達木盆地，地貌乾旱荒涼，少有植被覆蓋。中國科學院南京地質古生物研究所副研究員龐科回憶起青藏科考時感慨：“西北地區工作環境比較艱苦，全吉山地區山頂和山口的地方風很大，但挖掘化石讓團隊成員都很興奮，樂在其中！”

一天中午吃飯時，研究團隊成員、中科院南京地質古生物研究所研究員陳哲帶回了一塊非常類似埃迪卡拉化石的樣本，但成員們也未完全確認。下午，中國科學院南京地質古生物研究所研究生吳承曦也帶回了一塊不到三厘米的小化石。龐科一看，“這就是典型的埃迪卡拉化石，是恰尼蟲”。隨後，研究團隊在柴達木盆地全吉山剖面皺節山組的紫紅色砂岩中發現了更多化石標本。2021年10月，相關研究成果正式發表於國際知名地學類綜合期刊《地質學》上，研究團隊將該化石組合命名為全吉山生物群。

中科院南京地質古生物研究所研究員周傳明向記者介紹，此次在青藏高原發現的埃迪卡拉化石生物群與湖北三峽地區的化石生物群存在一定區別，“兩者是在不同的水體和底質環境下生活和保存的，三峽地區水體相對較深，藻席發育，而全吉山的埃迪卡拉生物生活在相對淺水的環境。隨著後續工作的開展，我們會發現它們的生物組成面貌可能會有所不同”。

研究還發現，柴達木板塊在埃迪卡拉晚期可能處於華北板塊附近。華北板塊和柴達木板塊在埃迪卡拉晚期冰川的發育表明該時期兩個板塊很可能處於中-高緯度地區，而非此前被廣泛認為的低緯度地區。並且，柴達木盆地埃迪卡拉化石的研究對探討整個青藏高原的地質發育史具有重要指示意義。

2021年度中國古生物學十大進展

1.解鎖東亞長時間尺度下古人群動態演變和適應性基因演化；

2.化石證據揭示苔蘚動物門起源於寒武紀早期；

3.熱河哺乳形動物的挖掘趨同演化與脊柱的演化發育意義；

4.內蒙古早白堊世新化石揭示被子植物起源之謎；

5.古生物脂類對不同古氣候因子的重建和示踪；

6.晚古生代化石寶庫“植物龐貝城”系統研究；

7.雪球地球冰期結束後全球古海洋環境的精細刻畫；

8.古-中生代之交大氣CO2濃度升高與陸地生態系統擾動；

9.中國發現晚更新世一個新人種：龍人及其獨立第三演化支序；

10.青藏高原柴達木盆地典型埃迪卡拉化石的發現及其古地理意義。

（本報記者蘇雁本報通訊員姬尊雨）