天狼星通道，寒武纪“生命大爆发”的铁证

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格陵兰风光。©摄影：熊昱彤

本文约2900字，阅读约7分钟

文 | 王海诗

出品 | 海潮天下

在古生物学的圈子里，有一个叫“天狼星通道”（Sirius Passet）的地方颇有名气。对于普通读者来说，听起来可能有点陌生，但其实它是地球上最重要的化石遗址之一，涉及到的可是有关生命起源的大事！

从这片化石遗址里，科学家们找到了许多早期生命的“足迹”，揭示了寒武纪那段震撼的“生命大爆发”时期。

▲上图：寒武纪下界时期天狼星通道化石遗址的位置。图中的地理位置，反映了天狼星通道在寒武纪时期的地理分布，提供了对寒武纪生命大爆发的远程视角。该图来自Harper等人（2019年）的研究文章《北格林兰天狼星通道化石遗址：寒武纪大爆发的遥远窗口》，该文章发表于《地质学会学报》，DOI:10.1144/jgs2019-043 图源：Harper, D. A. T. (2019)

天狼星通道是啥地方？

它位于格林兰的北部，具体来说，在佩里地的J.P.科赫峡湾的东岸。也就是离北极不远的地方。这里的天气非常冷，寒冷到令人难以想象——但正是这样一个极端的环境，保存了大量的化石，成了研究早期生命的重要宝藏。

▲上图：天狼星通道的主要剖面，图中可见白色碳酸盐岩层属于Portfjeld组，且与黑色变质泥质粉砂岩层（属于Buen组）发生了断层作用。照片中央的棕色地层即为该区域的主要剖面。摄影：Paul Smith；来源：iugs

“天狼星通道”的名字其实很有意思，它是以“天狼星雪橇巡逻队”命名的。这个巡逻队是负责在格林兰北部进行探险和勘测的，科学家们正是在这种极限的环境下发现了这里的化石。

1984年，格林兰的地质调查局的A·希金斯（A. Higgins）带着团队开始在这片荒凉的土地上探索，结果发现了很多保存完好的化石。

到了1987年，天狼星通道的化石首次被公开，世界上的研究者才真正意识到这里的重要性。

为什么说它是“化石宝库”？

那这些化石到底有什么特别之处呢？

天狼星通道的化石群有一个非常大的特点，就是保存得非常完好，几乎没有被破坏。

这是因为，早在五亿年前，也就是寒武纪时期，这里曾是一个特殊的生态环境——低氧的水域。换句话说，当时的生物生活在氧气极少的环境中，而这种环境，正好给它们的化石保存提供了得天独厚的条件。

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▲上图：这个片是狼星通道的“哈尔基利亚”（Halkieria evangelista）化石。化石编号为SMX26926，经Conway Morris和Peel（1995年）初步解读，推测其可能具有类似舌齿的结构。照片采用暗场摄影技术拍摄，结合了不同角度的光照效果，通过GIMP软件的颗粒提取模式处理，突出了化石的立体感。该图像于2017年11月14日拍摄，作者为Martin R. Smith（CC BY-SA 4.0）

可以这么说，天狼星通道的化石群就像是一个“时间胶囊”，将五亿多年前的生命现象保存了下来。你可以想象，今天我们打开这个胶囊，看到的就是那个时代生物的“照片”和“视频”！

而且，这些化石的保存方式也很独特，不同于我们平时见到的那些普通化石，它们的细节非常清晰，几乎可以看到每个生物的细微结构。

如今的格陵兰，是极寒之地。▲上图：如今的格陵兰的海面上，一只毛皮海豹（Fur seal）。©摄影：王敏幹（John MK Wong）

寒武纪大爆发，生命“闪亮登场”

那么，为什么天狼星通道这么重要呢？关键在于，这里出土的化石记录了寒武纪大爆发（Cambrian Explosion）期间的生命状态。

寒武纪大爆发是地球历史上一个非常重要的时期，大约发生在5.3亿年前。那时候，地球上的生命在短短几千万年的时间里迅速多样化，几乎所有现代动物的主要类型都出现在了这一时期。

可以这样理解：寒武纪大爆发就像是一场“生命的大派对”，各种各样的生物突然间“闪亮登场”，而天狼星通道的化石就记录了这一历史性时刻。科学家们通过这些化石，逐渐揭开了生命从单细胞生物到多细胞生物，再到各种复杂生物的进化历程。

这里的化石有啥特别之处？

那么，天狼星通道里究竟发现了什么特别的化石呢？事实上，这里的化石种类相当丰富，但有几种特别的生物，至今还引起了很多研究者的讨论。

▲上图：来自北格林兰寒武纪下界天狼星通道的哈尔基利亚（Halkieria evangelista）。摄影：Jakob Vinther （CC BY-SA 3.0）

比如一种叫“哈尔基利亚”（Halkieria）的生物。它的外形很奇特，身上长满了硬壳，看起来像是一种“软体动物”与“节肢动物”的结合体。科学家们对这种生物的分类一直争议不断，有的认为它是一个独特的物种，可能是现代软体动物和节肢动物的“祖先”。这种化石让我们对动物门的起源产生了许多新的想法。

▲上图：寒武纪时期的凯里格马凯拉（Kerygmachela kierkegaardi）复原图，该物种属于凯里格马凯拉科（Kerygmachelidae），是一种具有“鳃的叶足动物”，并被认为是节肢动物（Dinocaridida: Kerygmachelidae）中的基干物种。该图呈现了可见的叶足形态，并基于最新的研究对其整体形态进行了复原。复原工作参考了Park等人（2018）和McCall（2023）的研究成果，特别是关于其脑部和眼睛结构的研究，揭示了其与全节肢动物头部的原始关系。图片：Junnn11创作（CC BY-SA 4.0）

另外，还有一种叫“凯里格马切拉”（Kerygmachela）的生物，它是一个类节肢动物，形态非常独特。它的出现，让科学家们对寒武纪时期节肢动物的多样性有了新的认识。这些生物在现代动物门的形成中，扮演了重要角色，甚至影响了我们对现代动物如何进化的理解。

还有一种叫“潘贝尔里乌里昂”（Pambdelurion）的生物，它的出现引发了许多关于“生命从哪里来的”讨论。它的身体构造与许多现代动物有些相似，但又有许多不同之处。科学家们通过它，可以推测出很多早期动物是如何逐渐适应环境，演化成今天我们看到的各种形态的。

化石保存为什么这么完好？

那么，为什么天狼星通道的化石会保存得这么好、保留了这么多完整的线索呢？

其实，化石的保存和当地的环境有很大关系。在寒武纪时，这里原本是一个低氧的海洋环境，这种环境使得许多生物在死后能够被迅速埋藏，并在缺氧的环境中得到良好的保存。

科学家通过研究发现，这些化石中有的甚至被“磷酸化”了，也就是说它们的身体成分被一些矿物质替代，变得像“石头”一样坚硬，几乎不容易腐烂。而在后来，地质变化让这些化石得以保存了下来，并且在近现代的地质活动中被重新暴露出来。

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近日，科学家们发现了一个新属新种——N. evasmithae。上图是该物种的化石中，磷酸化腹神经节的细节。图中通过多项式纹理映射（PTM）高光增强技术拍摄了不同角度的图像，突出了腹神经节的位置并用蓝色标注。在(A)图中，较大的个体MGUH34964的腹神经节被清晰显示，其他图像（B至F）则是腹神经节的近距离拍摄，采用低角度光照和氧化镁烟雾技术，进一步展示了神经节的结构。最后的(G)图展示了现存的毛颚动物，通过组织化学方法标记的腹神经节核，提供了天狼星通道中毛颚动物腹神经节磷酸化的证据。图源：Vinther J, Parry L A, Lee M, et al. 2025

这些保存得如此完好的化石，帮助我们了解了五亿多年前的生物世界——这是非常宝贵的资料，能够为我们揭示很多关于生命起源、演化的奥秘。

国际地质遗产


因为天狼星通道在生命演化史上的重要性，它被国际地质科学联盟（IUGS）列为全球100个“地质遗产遗址”之一。这个荣誉是对天狼星通道的极大肯定，也意味着它在科学研究、尤其是在理解寒武纪生命大爆发方面，具有重要的国际价值。简而言之，天狼星通道成了全世界科学界的“瑰宝”。

如今，借助天狼星通道的化石，科学家们能够更好地理解生命如何从简单的单细胞生物，逐步演变成今天这样复杂的多细胞生物、动物种类。这些化石作为古老生命的“照片”，成了今人们理解地球生命演化过程的一把把“钥匙”。

从这些古老的化石中，今人从冰冷的石头中，可以看到曾经在这个地球上生活过的远古生物们。它们曾经在地球上茁壮成长、繁衍生息，而今天，它们的化石成为了我们追溯生命起源的重要线索。


古生物学

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声明：本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。

文 | 王海诗（Amphitrite Wong）

编辑 | 海潮君

日期 | 2025年8月29日

参考资料

https://simple.wikipedia.org/wiki/Sirius_Passet

https://en.wikipedia.org/wiki/Chaetognatha

https://en.wikipedia.org/wiki/Nectocarididae

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352485525000763

https://www.gbif.org/species/55

https://www.gbif.org/occurrence/5154371825

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