2017年有一则新闻颇受关注,就是“寒武纪芯片”,一款由中国科学院科研人员设计制作的芯片一举达到了国际一流水平。中国从此有了自己的高端芯片,摆脱了长期以来受国际芯片打压的困境,将迎来人工智能大爆发的时代。
那么,为什么要将芯片名冠以“寒武纪”,寒武纪究竟何以提上这样的高度,被跨领域的同行捧为至高无上的标志?
原来,发生在距今5.2亿年前的寒武纪生命大爆发是地球生命史上里程碑式的演化事件,其规模和强度前所未有,与之前生命世界形成截然不同的反差,更是深刻影响了后来地球生命史的发展,开启了通向现代生物多样性的征程。
寒武纪大爆发精彩的背景故事,所带来的哲理思考和社会影响,对于理解地球与生命,生物多样性和人类可持续发展都有重要启示。
寒武纪一词来自地质年代的名称,是一段距今5.41至4.85亿年前的地质时代。寒武纪这个时代由于处在地球生命进化史上非常特殊和非常重要的阶段,因而被赋予了特别的意义,广受科学界的关注。
早在一百五十年前,生命进化论的伟大创立者达尔文就已关注到了寒武纪出现三叶虫等许多生物的现象,而之前的地质时代没有生物遗迹发现,寒武纪生物似乎是突然冒出来一样。达尔文在五年环球考察中建立起生物进化的信念,并在后来的研究中系统地提出生命进化论,发表了《物种起源》这一科学史诗般的巨作!
显然,寒武纪生物大量出现是达尔文的进化论所无法解释的。他为此也深感迷惑,认为这一现象是对其进化论的严重挑战。但他也意识到这是由于化石记录的不完整性所致,化石被地质作用破坏了。
科学的发现是一个历史的过程,科学认识就是在一次次考察和研究中不断提升。科学界目前业已认识到,寒武纪出现的生物大爆发现象并非是一件寻常事件,而是生命进化史上具有划时代的里程碑事件,科学界将此称为“寒武纪生命大爆发”。
然而,即便寒武纪大爆发得到了科学界的广泛认同,但对于大爆发是化石保存不完备所造成的假象,还是真实地反映了演化实质?甚至大爆发究竟是大辐射还是意味着起源,其认识有一个历史的过程和跨界的纠结。
美国科学家克劳德对渐变论观点的解释首先提出了挑战,认为古生物学家所观察到的化石记录真实地反映了过去地质历史所发生的变化,后生动物并不存有一个漫长的前寒武纪演化过程,寒武纪动物开始了爆发式的演化是真实的历史反映,这是“寒武纪大爆发”这一术语的雏形。
随着上世纪七十年代以来,世界各地广泛发现寒武纪之初的“小壳化石”,即包含各门类骨骼化石的统称,尤其是1984年在我国云南昆明以东发现的澄江动物群进一步放大了寒武纪生物面貌与前寒武纪的巨大差异。
那么,寒武纪与前寒武纪的生物面貌究竟反差到何等程度,这样的变化究竟又带来了怎样演化上的思考和哲理启示呢?
澄江动物群研究表明,距今约5.2亿年前,一场地球生物进化史上最为壮观的“寒武纪生命大爆发”“骤然”上演,几乎所有门类的现生动物祖先分子在很短的时间里涌现了出来,其中不仅有大量的海绵动物、刺胞动物、腕足动物、软体动物和节肢动物等基础动物和原口动物化石,更有棘皮动物、半索动物和脊索动物这些后口动物化石,这其中很多是鲜为人知的珍稀动物及形形色色的难以归入已知动物门类的化石。
其复杂而多样的生命形态与之前漫长演化过程中出现的原始生命体截然不同。
因此,寒武纪生物圈是一个充满生机和动感的立体三维的生活场景。
寒武纪大爆发具有重要哲理启示。它表明在漫长的地球生命进化史上,既有缓慢的渐进演化,也有剧烈的跃进演化,是渐进与跃进并存的演化过程。达尔文所描绘的渐变与澄江动物群所展示的寒武纪大爆发跃进都是生物进化的客观过程,是生物演化进程中所体现的不同节奏。
化石证据证实了“寒武纪大爆发”客观存在。但“寒武纪大爆发”显然已不再指示前寒武纪无后生动物化石记录,而主要是指前寒武系与寒武系界线附近多门类后生动物突然快速出现,或爆发式的涌现。
寒武纪生命大爆发带给人类的震撼至今仍余波未尽,吸引着不同学科的科学家开展持续的研究,也引起了社会和公众很大关注,电视、网络、杂志、图书都有寒武纪大爆发的广泛报道和宣传。然而,寒武纪大爆发的一系列未解之谜仍期待我们去探究和解开。