大约5亿年前，地球生命史上演了一场里程碑式的寒武纪大爆发。在相对较短的地质时间尺度内，大多数现代动物门类的祖先如雨后春笋般涌现。在这场生命进化的最前沿，一群微小的“先行者”扮演了至关重要的角色——小壳化石。

近日，国际期刊《地学前沿》发表了中国科学家领衔研究的成果文章，揭示了小壳化石有磷酸盐化、白云石化、海绿石化等多种保存方式，找到了磷酸盐化在寒武纪后期小壳化石保存中不占主导地位的原因，成功破解了困扰学界多年的寒武纪小壳化石留存之谜。此次研究一举颠覆了传统认知，揭示了地球生命密码的多元机制。

传统理论无法解释小壳化石如何留存至今

这些小如沙粒的生物（即腕足动物、腹足动物等的祖先），标志性特征就是坚硬的壳——它不仅是防御的铠甲，更意味着支撑硬骨骼的皮肤、肌肉等基础软组织已经发育成熟。因此，小壳化石为研究寒武纪生物矿化作用提供了关键证据，是理解早期动物演化的“钥匙”。

然而，这把打开生命演化之谜的“钥匙”，获取与解读异常艰难。传统理论认为，寒武纪早期存在一个特殊的“磷酸盐化窗口”。在此期间，富含磷酸盐的海洋环境能将生物体完美地以磷酸盐矿物（如磷灰石）“封存”为化石。但令人费解的是，在这个“窗口”关闭之后的寒武纪中后期的地层中，科学家依然能够不断发现留存下来的精良小壳化石。它们是如何穿越5亿多年时光而留存至今的？传统理论无法提供科学解释，并对此束手无策。

从8吨岩石中寻找保存之谜

通过7年的挖掘和收集，研究团队在河南、江苏、山东等地采集近8吨的寒武纪早中期碳酸盐岩，采用酸蚀技术，从这些“时间胶囊”中无损提取出3.5万枚毫米级小壳化石，构建了珍贵的古生物宝库。

同时，为了研究这些小壳化石，他们还运用了微区X射线荧光光谱仪和扫描电子显微镜等尖端技术，发现小壳化石的保存方式，远比传统认知的单一磷酸盐化更为多样。除磷酸盐化外，它们在“磷酸盐化窗口”关闭后，还能通过转化为白云石矿物、海绿石矿物、黏土级碎屑矿物等多种形式保存下来。

其中，白云石化能精细复制原始结构，海绿石化可有效保存生物形态，黏土矿物交代（地质术语，成分替换的意思）则以微小碎屑矿物替代化石。这一发现证实磷质沉积并不是控制高质量小壳化石产出的主要因素，也就彻底推翻了“磷质沉积是产出高质量小壳化石唯一控制因素”的传统观念，证明在缺乏富磷酸盐环境的“不利”条件下，地球仍能通过多种矿物转化途径保存远古生命信息。

重绘生命演化的“藏宝图”

这项研究为科学家寻找和解读地球早期生命遗迹，打开了一扇全新的窗户。在此之前，寻找早期带壳动物化石的思路，往往聚焦于富含磷酸盐的特定岩层（如磷块岩）。而这项研究证明，在广阔的寒武纪白云岩、海绿石岩或其他特定碎屑岩分布区，同样可能蕴藏着保存完好的小壳化石。这如同给了古生物学家一张全新的、范围更广的“藏宝图”，极大地拓展了探索早期生命起源和演化的地理和地层范围，提升化石信息还原精度。

认识到化石保存方式的多样性，是准确解读这些“远古密码”的关键。不同矿物保存的化石，其呈现的颜色、细节甚至化学成分都可能不同。明确化石的具体保存机制，能让科学家更精准地“去伪存真”，还原生物体的原始面貌、结构特征，甚至推测其可能的原始成分，避免因后期地质改造（矿物转化）造成误读，从而大大提升了从化石中提取真实生命演化信息的可靠性。

（作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员）