地球最早的“脚印”惊现宜昌之谜

——听中科院南京地质古生物研究所陈哲博士讲背后的故事

6月7日，一则重大新闻引起全球关注：宜昌惊现地球上最古老的足迹化石。美国《科学》(Science)杂志子刊《科学进展》(Science Advances)在线报道了中美科学家在宜昌三峡地区发现、保存于5.51—5.41亿年前的动物足迹化石的研究成果。

这一神秘“足迹”是谁留下的?这些隐藏在时空深处的蛛丝马迹是如何被发现的?这块距今5.5亿年前的石头向人们讲述了怎样的故事?6月9日，中科院南京地质古生物研究所研究员陈哲博士接受了本报记者的专访，不仅为我们揭开了发现地球最古老“脚印”化石背后的故事，还揭开了他与宜昌的不解之缘。

陕西人，工作单位在南京，却扎根宜昌二十年，“一年有三四个月在宜昌，每个月来都要住一个星期到10天。宜昌可以算是我第二个故乡。”陈哲说，“来了一般都住茅坪镇，对秭归比南京还熟悉。”这些年，走遍了全国各地，宜昌是他至今唯一坚持出野外的地方。“因为这里不仅地质资源丰富，能挖出东西，还因为这里的老乡人非常好，特别淳朴。”

地球上的第一个“脚印”

这是块极不起眼的灰岩，如果不是专家介绍，你很难发现，石块上的点与小洞竟是来自5.5亿年前埃迪卡拉纪远古客人留下来的“足印”。

在这件化石上，有两列由生物行走过程中，附肢(或疣足)在沉积物表面形成的凹坑，就是我们称之为的足印。这些足印有着相近组成及结构，这也是化石与普通石头的区别所在，具有规律性和重复性。

两组足迹和三条潜穴组成完整的行径，其中一组足迹穿过两条潜穴，并与另一个潜穴相连。这说明，该生物在爬行时轨迹较为复杂，一会在水底沉积物表面爬行，一会钻入沉积物里打洞，它们不但“散步”，还会“挖洞”。

一些无附肢动物依靠身体伸缩或蠕动移动，在沉积物表面形成的爬迹，会是一条凹陷的拖槽。“而从这些足迹可以看出，留下遗迹的生物可以通过附肢支撑身体，脱离沉积物表面，也就是说，这个生物爬行时肚子是离地的。所以，遗迹明显是由两侧对称的后生动物形成，而且它们具有成对的附肢。”陈哲表示。

陈哲为我们勾勒出“脚印主人”的画像：“应该是身长约2厘米、宽1厘米，两侧对称的且有附肢的节肢动物、环节动物，或者它们的祖先，类似虾一样的生物”。

以石为匙，陈哲博士为我们凿开了一条通向5.5亿年前的时光隧道，让我们隐约看到在漫长的时光深处，在幽暗的古老海底世界，一个长约2 厘米的爬虫，时而在沉积物表面慢悠悠地踱着步，时而又钻入沉积物中“躲迷藏”。

而这一画面，或者这一观察的洞口，以前是没有的。

人们已知的埃迪卡拉纪世界被一群长相怪异的生物“统治”，这些古生物大多呈扁平状，有的像个管子，有的像个肉饼，还有的像巨型树叶带柄附着在某处站立。

长脚的两侧对称动物什么时候出现的，这一直是生物学家和古生物学家所关注的问题。曾有科学家推测它们的祖先可能出现在距今6.35—5.41亿年前的埃迪卡拉纪，然而一直以来都没有发现确切的化石证据。陈哲博士和团队的此次发现，终于为世人凿开了这扇窗。让我们知道了在埃迪卡拉纪晚期动物第一次长出了附肢。动物有了“脚”，意味着可以四处活动，建造家园，争斗捕食，繁殖交配，对动物演化的重要性不言而喻。对地球来说，动物附肢的出现也是一个非常重要的事件，因为它们可以用来搅动沉积，改造地貌，对当时的地球化学循环和海洋环境产生重大影响。

陈哲和团队在三峡地区三项重大发现

地球上的首枚“脚印”并不是陈哲和团队在三峡收获的唯一重要成果，早在2011年，陈哲就以首枚埃迪卡拉化石的发现圆了几代古生物考古专家的梦想。2014年，陈哲和他的团队公布了首次在中国发现了典型的“埃迪卡拉生物群”，再一次让世界目光聚集于宜昌。

首枚埃迪卡拉化石、埃迪卡拉生物群和地球最古老的足迹之间有着什么样的联系呢?

陈哲博士为我们科普了关于地球上古老生命的一段历史。

过去很长一段，科学家们把时间分为两段，隐生宙和显生宙，隐生宙生命迹象如同隐藏了一般，鲜有留下来的可见的化石。显生宙生物丰富，有较多保存化石，其分界是生物大爆发的寒武纪开始，大约5.4亿年前。随着世界各地发现的埃迪卡拉生物群化石将生命前移，科学界逐渐承认，在寒武纪生命大爆发前夕，距今5.8亿年前至5.41亿年前，地球上曾经生活着埃迪卡拉生物群，并且一度统治地球。这群长相怪异的生物，在拥有复杂内部构造的新一代之前无声死去，成为地球生命演化路上的一个“实验品”，不过，奇怪的是，当世界各地都纷纷发现典型的埃迪卡拉生物群的时候，中国广袤大地上却始终没有发现它们的存在，几十年来一批批古生物专家投身搜寻中国埃迪卡拉生物群的行列。如果对唐代的考古研究没有发现“唐三彩”，这在历史考古界肯定是一大憾事，发现典型的埃迪卡拉生物群，对一直从事古生物考古领域的地质工作者来说，亦是如此。

从1998年，开始时陈哲跟随他的导师孙卫国研究员，工作后又带着他的学生每年到三峡地区找石头，到2011年，终于在三斗坪镇雾河村发现了第一块典型的埃迪卡拉生物化石。

在之后的几年中，他们连续奋战，在这一地区又陆陆续续发掘出400多块典型的埃迪卡拉生物群化石，10多个类别，有一些和世界其他地方发现的埃迪卡拉生物一样，还有一些是在其他地方从未发现的新物种，填补埃迪卡拉化石拼图的中国空白。陈哲和同事把这次的新发现整理成文，于2014年在国际有影响力的杂志上发表，引起了国内外相关学术界和主流媒体的广泛关注。2014年夏天，课题组主持召开埃迪卡拉纪国际讨论会，期间国内外埃迪卡拉生物群研究的知名专家都来到了三峡挖掘现场。

典型的埃迪卡拉化石被不断地揭示出来，新的类型也不断地添加到埃迪卡拉生物群的名单中，该生物群已成为我国早期生命研究领域又一个新的生长点。而刚刚公布的地球最古老的足迹研究成果则重新标定了埃迪卡拉生物群动物进化达到的最高等级。

二十年百转千回寻石之旅

发现典型的埃迪卡拉生物群，是几代古生物考古人的梦想，逐梦之旅充满艰辛。

从1978年三峡地区发现埃迪卡拉生物类似化石以来，我国老一辈地质工作者就开始了在三峡地区寻找化石，能上去的山头都上去过，能摸到和看到的石头都仔细观察过，但一直收效甚微。

三峡地区一百多米厚的“石板滩灰岩”是埃迪卡拉化石栖息匿藏地，这段岩层也是当地做“青石板”石材的主要来源。要从这样的“青石板”中劈出化石来却非常困难，它质地坚硬耐磨，小小的地质锤敲上去火星直冒。另一个挑战来自岩层产状，如果是倾斜岩层，在很短的距离内就可以观察到上上下下的不同层位，获得化石的几率会大大增加。而在水平产出的石板滩灰岩层中寻找化石，几率就小了很多。

陈哲和他的团队从老一辈的地质工作者那里学来了“没有办法的办法”——从废弃的石瓦片、采石场中寻找埃迪卡拉化石。这种方法除了几十年如一日地“执着”，很大程度上还需要碰运气——谁知道哪个采石场某天会放炮开山炸石、谁家刚好把屋顶上的石瓦片换了下来，如果没赶上，这些大石块、小石板也许很快就加工成小碎石拖去铺路了。唯一的苦功夫就是多去、多看、多碰。从1998年开始，陈哲他们团队每年都在三峡的群山里奔走寻觅，一坚持就是二十年。

2011年，好运不期而至，路过雾河村二组杨万萍家，正巧碰到了他们在换屋顶，换下的石板在屋旁堆了一大堆，陈哲和同事学生们如获至宝。当即在石堆中一块块地翻寻起来。

不知过了多久，突然，一块像印有芭蕉叶纹理的石片出现在眼前，“这是埃……”陈哲一句话还没说完，就被一旁的周传明研究员激动地抢了过去反复察看，不错，正是几代人找寻的埃迪卡拉化石!

梦里寻他千百度，蓦然回首，此物正在老乡瓦堆处。

中国终于发现了埃迪卡拉化石。

但接下来“顺藤摸瓜”，找到化石源头并不是顺利。

原来杨万萍家的房子是多年前从当地一位老乡那里买来的，他们也不知道屋顶的石瓦片来自何处。经打听，原来的房主人已经搬走。

他们只好在山里一家家问，山大人稀，每家每户都隔着一段距离。好不容易找到一户人家，不是铁将军把门，出门打工去了，就是一大早就去哪个山头干农活去了。跑了几天，才在一个山洼的庄稼地里遇到一位知情的高大爷，他正好曾经帮原来房主在附近一个山中采过“石瓦片”。

找到了石瓦片来源，如何去挖掘?团队带头人袁训来研究员建议，打“人海战术”，找当地的村民和有经验的石匠，组成一支不少于15人的队伍。

可接下来发现找人也不容易，山里的年轻人几乎都出远门打工了，留守的基本上都是老大爷和老大妈。七拼八凑，找到了一支平均年龄在65岁左右、由10多位老大爷和老大妈组成的队伍。

所幸的是，队伍中有人年轻时做过石匠，手头上还有一套开山凿石的工具。这样在高大爷指引的那个山中，大家热火朝天地干了起来。冲击钻、撬棍，钢钎、12磅大锤、凿子、地质锤全用上了，“青石板”被一大块一大块地掀了起来。

转眼间二十天过去了，除了常见的遗迹化石外，却没有发现一点埃迪卡拉化石的踪迹。

平时不怎么说话的陈哲发话了:“我们在这里继续向下挖，已经不是原来石片的产出层位了，我这几天到附近看了看，距离这里三十米左右的山上，有很好的岩层出露，那里的层位比这里要高一些，建议换到那里去挖。”

在陈哲的带领下，大家来到一处视野开阔的山上，再次放开手脚“锤子棒子”敲了起来。这样又过了六七天，青石板上还只是那些常见的遗迹化石。就在众人开始怀疑高大爷的判断力和陈哲的科学分析能力的第八天，终于在原始的岩层上发现了一块形状像“向日葵”化石，这正是埃迪卡拉生物群最具代表性的化石之一!

沿着化石的产出层位换了几个采集点，又找到一系列埃迪卡拉化石。

而现在大家看到的足迹化石是在2013年左右发现的，陈哲回忆说，当时天比较冷，山里笼罩着蒙蒙细雨，大家挖了一个大面石板，发现上面有清晰的不知道什么动物留下的痕迹，以前我们主要找实体化石，但这个遗迹化石挺有意思，足迹与潜穴交叉，有规律性连贯性又很复杂，就敲了下来，带回了研究所。后来一直在研究验证，希望找到实体化石，和这些足迹完全符合的动物形态。

三峡地区地质资源丰富，有震旦纪典型标准剖面，有很好的科普旅游资源，一块石头，在一般人看来可能非常普通，但科学家会告诉你这块石头是怎么来的，产生于多少亿年前，经过了怎样的变迁，这样的石头意义就不一样了，让石头讲故事，这就是科普旅游的意义，宜昌在这方面做文章的空间很大，陈哲说。（三峡日报 记者翟雪莲 图片由陈哲提供）