◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇ 奏响“寒武纪生命大爆发”之歌 ——访２００３年度国家自然科学一等奖获得者侯先光、陈均远和舒德干 2004-05-20《科学时报》 编者按：２０年前的７月１日，我国学者首次在云南发现了罕见的澄江化石群， 为解读生命进化中的关键环节提供了大量的化石证据。今年２月２０日，作为对 主要贡献者的褒奖，２００３年度国家自然科学一等奖授予了侯先光、陈均远和 舒德干三位优秀的科学家。 遗憾的是，近期的一些新闻报道，甚至个别学术人士，对该项目的研究历程 和学术意义有着或多或少的误读。为此，本报记者专赴西安、澄江和昆明三地采 访三位科学家，以期对这一“注定要写入世界科学史的伟大贡献”能有一个相对 全面的解读。 前言 科学的发现需要艰苦和执著的努力，而发现的瞬间也许会从此改变我们对世 界的看法。１９８４年７月１日，中国科学院南京古生物研究所的青年学者侯先 光在云南省澄江县帽天山发现了一批保存软躯体的动物化石，１９８５年侯先光 及其同事张文堂在论文中报告说，这是当时世界上保存最好、动物类型最多、年 代最古老的动物群。这一发现为寒武纪早期生命的研究打开了一扇独特的窗户， 被誉为２０世纪最惊人的古生物发现之一。 地球在太阳系中运转已有４６亿年的历史，但最初的地球是没有生命的，最 早的单细胞生物出现在距今３５亿年前的海洋中，这种状况持续了近３０亿年的 时间。然而，在距今５．４亿年前的寒武纪的岩层中，突然出现了大量、多样的 多细胞动物化石。化石的发现表明在５．３亿年前的地球上，生命发生了一次大 规模的演化事件，多细胞动物突发性地在海洋中出现，而且迅速发展出形体多样、 构造复杂的类型，这一事件被认为是生物演化史上的大霹雳，古生物学家们将之 称为“寒武纪大爆发”。 在达尔文的时代，比寒武纪更古老的地层中几乎没有发现过化石，因而前寒 武纪化石的缺失和寒武纪三叶虫等突发式出现让达尔文大为困惑。他在《物种起 源》的最后一版中写道：“这事到现在都还没办法解释，所以或许有些人刚好就 可以用这一个案例来驳斥我所提出来的演化论点。” １９０９年，美国史密斯学会会长、古生物学家查尔斯·华克特Ｃｈａｒ ｌｅｓ Ｄ．Ｗａｌｃｏｔｔ在加拿大落杉矶山脉中寒武纪的布尔吉斯页岩中， 发现保存有５．１５亿年前的软体组织的动物化石，之后数年在这一地区发现的 动物化石种类繁多，显示几乎现有动物界的每一门类在当时都已经出现，在科学 界造成极大震撼，布尔吉斯页岩动物群被誉为“古生物的天堂”。而在澄江帽天 山发现的５．３亿年前的保存动物软组织的化石，比布尔吉斯动物群要古老１０ ００多万年。 凡是科学上重大的发现，都必须要进行深入的研究。科学研究有时不是一个 人能完成的，它需要一个群体经过长期的努力才能有深刻的结果。澄江动物群的 发现激发了许多古生物学家来云南澄江和昆明进行发掘和研究的热情。在中国科 学院、国家自然科学基金委员会、科技部和教育部等的支持下，陈均远和舒德干 等科学家先后加入了澄江动物群的研究。澄江动物群中崭新的动物种类不断地被 发现，三位科学家分别做出了重要的研究成果，从不同的角度探讨了寒武纪生命 大爆发起因、现象和结果、以及大爆发在演化学上的意义，引起了国际学术界和 公众的广泛关注。 在资助方面，中国科学院、国家自然科学基金委员会、科技部、教育部等多 个部门不同程度的资助为该项目提供了坚实的物质基础。自然科学基金作为国家 支持基础研究的主渠道之一，从营造有利于激励原始创新的良好环境出发，对澄 江动物群的研究始终给予极大的关注。获奖者在谈及感受时，认为自然科学基金 对该研究持续、稳定、长期的资助为该研究取得重大突破提供了原始创新的良好 条件。 科学上的奖励有时是表彰最先发现并开创了新研究领域的科学家，有时也是 奖励给做出了系统创新性工作的科学家。因为澄江动物群的发现以及历时多年的 研究，侯先光、陈均远和舒德干共同获得了２００３年度的国家自然科学一等奖。 今天，获奖的科学家赢得了鲜花、掌声和多方的支持、鼓励。但是，即使到 目前为止，澄江动物群的发现及寒武纪大爆发的研究仍然是纯基础研究，它探讨 的是动物世界生命的起源与演化问题。当初科学家是怎样发现并研究这一动物群 的？在研究工作还没有显示度时他们的境况如何？开创一个领域的科学家固然可 贵，但在创业之初为他们提供支持的机构和人们同样值得尊重。 这一切是怎么开始的呢？今年是澄江动物群发现与研究２０周年纪念，本报 记者到西安、澄江和昆明专访了这三位科学家，回顾了澄江动物群发现和研究的 历程。 侯先光：一个天大的发现 在中国的澄江 有一个特异的化石宝库 珍藏着亘古生命的秘密 它让我们终于知道 从人类到三文鱼、小鸟和老虎、大象 今天地球上丰富多彩的动物门类， 在５．３亿年前的远古海洋中 已经繁荣昌盛 澄江县位于云南昆明市郊，境内有一个全国第二深的淡水湖泊——抚仙湖， 抚仙湖四周傍依着由沉积岩组成的群山，在抚仙湖的东北角，有一块形似帽子的 凸出山峰，当地的人们称之为帽天山。１９４２年，地质学家何春荪先生在帽天 山一带勘察磷矿，为了确认磷矿的年代，他在帽天山一带所出露的地层中寻找化 石，并找到高肌虫，当时中山大学的古生物学家杨遵仪教授根据化石确定地层年 代为寒武纪早期，并将崭露于帽天山的地层命名为“帽天山页岩系”。可惜时局 动荡，何先生非古生物学家，他虽有缘与化石宝库接触，却擦身而过。此后的四 十多年，来这里采集化石的古生物学家也不计其数，但谁也未曾料到地球生命史 上一个天大的秘密就埋藏在帽天山中。 发现的那一时刻 １９８４年６月５日，在中国科学院南京地质古生物研究所工作的侯先光为 采集高肌虫化石来到了到云南，这是他研究生毕业两年后的首次独立野外工作。 他说：“野外工作直接关系到研究工作的方向和内容，是我们工作的命脉，因此 十分重要，压力也很大。”他先在采集条件较好的晋宁县梅树村做了调查采集， 但几天的辛苦工作却没得到理想的化石。６月１９日，他得知云南地质一大队七 分队在澄江县大坡头安营扎寨勘探磷矿，便决定搬进该驻地。接下来的几天，他 跑遍了大坡头、洪家冲、小团坡和帽天山等附近的大小山头，但仍无收获，心情 很沉重。于是决定开辟新战场。 ７月１日是一个星期天，天空下着小雨，早晨７点左右他在一位村民的帮助 下又来到了帽天山，他沿着与前几天调查时不同的路线作了观察，最后选择了帽 天山西山坡的一条剖面开始工作。村民沿着剖面不停地挖土取石，他则不停地用 地质锤劈石头寻找化石。下午３点左右，他劈开了一个呈半圆形的化石，这种化 石在这套岩层中从未发现过，新化石的发现让他心中十分高兴，他回忆说：“这 是五六天来最高兴的一刻。但一个标本是不够做研究、写文章的，还得继续采。” 大约２０多分钟以后，他又采到了一块半长椭圆形化石，这又是一块从前没有发 现过的化石。在不长的时间内发现了两种奇异化石，侯先光一天的疲劳顿觉消失， 心想这里一定还会有更多的新化石。他让民工赶快挖，自己则闷着头不停地敲。 突然，一块栩栩如生的化石出现在湿漉漉的岩石劈开面上，这是一个有软体组织 的化石，他惊呆了，拿着化石的手不住地颤抖。他回忆当时的心情时说：“那一 刻地球万物都凝固了，血液流动停止了，西面的太阳刚好照在湿润的岩石剖面上， 好像是个活生生的动物在水里飘游。”这块保存了软体附肢的化石是一个长尾纳 罗虫，曾在加拿大布尔吉斯动物群中出现过，而帽天山页岩比布尔吉斯页岩要古 老１０００多万年，他立即意识到这可能是古生物学界的一个重大发现。那一天 采集到的化石还有保存软体的林乔利虫、大型双瓣壳节肢动物鳃虾虫、腕足动物 日射水母贝等。他在７月１日的工作日记中写道：“加拿大叶虾层类型化石的重 大发现。”那一年他３４岁。 陈均远在其即将出版的新书《目击动物世界的崛起和寒武纪大爆发》中谈到 澄江动物群的发现时说：“这一发现被誉为是二十世纪最惊人的古生物发现之一， ７月１日不仅对侯先光来说是一个令他终身难忘的伟大日子，这一天将永载史 册。” 一个发现　一生的事业 侯先光在１９８４年８月份回到南京古生物研究所，将化石交给他研究生时 的导师张文堂教授，共同做研究。两人在１９８５年１１月出版的《古生物学报》 上发表了题为“Ｎａｒａｏｉａ在亚洲大陆的发现”的论文，文中写道：“１９ ８４年，侯先光在云南系统采集金臂虫化石时，在澄江的早寒武世早期的筇竹寺 组Ｅｏｒｅｄｌｉｃｈｉａ－Ｗｕｔｉｎｇａｓｐｉｓ带内发现了较多的节肢动 物化石，其中有Ｎａｒａｏｉａ一属，并有完美的附肢保存。１９８５年又在该 产地进行了系统采集，发现了更多更完美的标本。为了今后的描述和讨论方便起 见，我们将这一动物群命名为‘澄江动物群’。”这是澄江动物群研究史上的第 一篇论文。 澄江动物群从此成为侯先光唯一的研究方向。在不断开采化石的同时，他开 始对这些动物进行系统归纳分类，并主攻节肢动物。１９８７年３月份，他获得 了６万元的中国科学院青年基金，和南京地质古生物研究所的同事陈均远、周桂 琴、张俊明等作为一个研究集体，开始在帽天山和大坡头村作大规模采集。从１ ９８４年到１９９０年期间，他先后在云南野外工作４００余天，采集到上万块 标本，他自己或与孙卫国、陈均远、路浩之等合作发表十多篇研究论文，报道了 节肢动物、水母状生物、微网虫、高脚杯虫等在澄江的发现，在科学界造成很大 的震撼。德国古生物学家塞德拉赫教授在１９９０年一封信中说：“微网虫就像 是来自天外的信息。” １９９０年９月，侯先光被公派到瑞典，与世界著名古生物学家、瑞典皇家 科学院院士、瑞典自然历史博物馆古动物部主任杨·伯格斯琼教授合作研究澄江 动物群，自此，他转入了深入细致的研究阶段。一年的公派期满后，在伯格斯琼 的帮助下，侯先光继续留在瑞典自然历史博物馆进行研究，并在瑞典乌普萨拉大 学古生物学系攻读博士学位。他对澄江动物群主要动物门类进行了系统性、综合 性的研究，提出了许多新观点、新发现，并在国外重要学术期刊上发表了奇虾类、 叶足类、古蠕虫类、节肢动物综合系统研究论文和专著，发现了绝大多数新动物。 他和合作者Ｒａｍｓｋｏｌｄ在１９９１年５月１６日出版的英国《自然》杂志 上发表文章，对早寒武纪怪诞虫和微网虫的属性进行了讨论，并将这一类化石与 现生有爪类对比，微网虫因此成为这一期《自然》杂志的封面图片。美国哈佛大 学古生学家Ｓ·Ｊ·古尔德教授在其１９９３年出版的《八只小猪》一书中指出， 因为微网虫完整化石的发现和研究，使得人类科学研究的历史又向前跨越了一步。 １９９７年８月，侯先光获得博士学位后从瑞典回到南京古生物研究所。２ ０００年，他在云南大学成立了澄江动物群研究中心。 侯先光相继承担了国家自然科学基金项目和“９７３”等多个课题的研究。 由他主持的国家自然科学基金项目“澄江动物群节肢动物演化关系研究”和参与 的科学基金项目“早寒武世磷酸盐化石记录的后生动物早期演化”等都取得了重 要成果。对更全面地揭示澄江动物群寒武纪大爆发的全貌做出了重大贡献。 侯先光认为澄江动物群的研究是对达尔文进化理论的创新性补充和完善。他 说：“达尔文进化论的观点之一是物种通过渐变进化而来，他难以解释突然在寒 武纪出现的结构复杂的三叶虫，而澄江动物群中活生生的化石证据表明：物种进 化的过程中不仅存在渐变，也存在突变，突变是生物演化的本质。” 因为澄江动物群的发现并揭示了澄江动物群的主要面貌，以及之后的系统性 研究，侯先光获得了２００３年度的国家自然科学一等奖，他说获奖意味着对他 在澄江动物群前一段工作的结束，后面还有更大量、深入的工作需要做，因为目 前报告在澄江发现有１３０多个物种，估计应该多于１５０个物种，而且目前只 有十分之一的被发现物种被详细研究。他说：“我这辈子就做澄江动物群的研究 了，这是我的发现、我的事业、我的专长。”２００４年５月，他所领导的云南 澄江动物群研究中心被云南省政府批准为省重点实验室。他正在申请国家自然科 学基金的一个重点项目，以扩大和延伸目前的研究。 陈均远：让化石走进公众视野 地球生命不仅有辉煌的今天 和奇迹般的明天 还有一部记录在案的不平凡的昨天 但在时间的长河里 生命只留下了稀微沉默的信息 还有无数的空白和缺失 从澄江到瓮安 陈均远跋涉到了动物诞生的黎明之乡 点燃了动物起源研究的火炬 崭新的发现让生命演化变得连续 让消失的远古世界变得可以触摸 从地质学走进古生物学 澄江县的文庙街是一条路宽不足２０米的小街，路两旁的居民住房大部分已 有上百年的历史，从摇摇欲坠、满布灰尘的红色木板墙、厚重的大门和雕花梁柱 上还依稀可见当年的精致与富足。在文庙街１８号的双扇红色铁门的左上角有一 个铭牌，上面写着“中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究中心”，这 就是陈均远工作和生活的地方。 陈均远说他从事古生物学研究是一系列的因缘际会。他是学地质学的，１ ９６０年他从西北大学地质系毕业时却被分配到中国科学院南京地质古生物研究 所，当时古生物学是被用作确定地质年代、寻找矿产资源的工具。他曾跟随已故 的穆恩之院士参加第一批西南石油会战，并参加了中国科学院为国家找富铁矿的 工作，在大西南辗转数年。１９８３年，应加拿大安大略皇家博物馆古生物学部 主任德斯蒙·科林博士的邀请，陈均远到加拿大参加布尔吉页岩动物群的大规模 发掘和研究。他说：“这一年的工作让我深受熏陶，明白古生物学也是研究生命 历史的宝藏，从此我的心中孕育了一个新的起点。”在布尔吉斯的发掘现场，加 拿大广播中心的记者曾经问他：“中国有没有希望发现类似布尔吉斯页岩动物群 的化石？”他回答道：“肯定会的，只是时间问题，因为中国的地质构造复杂， 是许多小型板块拼合在一起的。”在回忆这段经历时他说：“像梦一样，第二年 侯先光就在澄江帽天山发现了第一批保存软躯体的节肢动物化石，这是一个巧 合。” １９８７年夏天，陈均远和侯先光等一行五人到澄江做大规模的标本挖掘工 作，从此澄江动物群成为他生活中的一个重要部分。从１９８７年到１９９５年， 他和同事先后发现了软躯体保存完整的微网虫、高脚杯虫、火把虫、节肢动物类 和海绵动物类生物，并根据这些标本的研究发表了一系列论文。１９９１年侯先 光等在《自然》杂志发表了有关微网虫等研究的封面文章后，陈均远应邀在瑞典 皇家科学院举办的大型报告会上作报告，讲述在中国澄江发现的最古老动物群的 故事，瑞典当地报纸用大半页的版刊登了他的彩色照片，陈均远说：“公众对生 命起源问题的热情让我深受震撼，我决定要将研究工作与科学文化的传播结合起 来。” “走向脊椎骨之路” 侯先光和合作者在１９９１年所命名的云南虫是一种非常奇特而令人费解的 生物，他们认为云南虫是已经灭绝的一种生物类群。陈均远注意到，云南虫化石 标本中带有一种相当奇妙的特质，甚至连保存在岩石中的方式也与众不同，它们 总是呈蓝灰色，他认为揭开云南虫化石身份之谜需要有新的化石证据。１９９２ 年夏季，他在新发现的两块完整的云南虫化石上观察到一条贯穿躯体前后的管状 构造。１９９３年冬，他和来访的波兰科学院访问学者Ｄｚｉｋ就云南虫标本进 行了深入的观察和讨论，他们两人都认为那条贯穿身体前后的管状构造就是脊索。 １９９４年冬季发掘出的十余条完整的云南虫再次证实了以上构造的存在。那次 野外作业结束前一天的中午，他与初来乍到的合作者Ｌ．Ｒａｍｓｋｏｌｄ和Ｇ． Ｅｄｇｅｃｏｍｂｅ展开极有成效的讨论，对云南虫就是脊索动物的结论达成共 识。他们在１９９５年出版的《自然》杂志上报告说，云南虫就是目前已知的古 老的脊索动物化石。长期以来，在布尔吉斯页岩中发现的皮凯亚虫被认为是最早 在地球上出现的脊索动物，云南虫的发现将脊索动物在地球上出现的时间提前了 １５００多万年。美国《科学新闻》周刊为这篇论文发表了题为“走向脊椎骨之 路”的封面文章，《纽约时报》发表了“从云南虫到您”的专题评论。 １９９２年６月１５日，南京古生物研究所的周桂琴在野外作业中发现了第 一块完整奇虾类化石，这一发现引起了朱茂炎的注意，他联想到１９９０年冬季 从澄江采回来放在办公室托盘中的一个化石很可能就是奇虾，他立即将这块化石 找出来并对它进行了精心的修理，于是一块迄今为止最为完整的奇虾化石出现了。 在此之前由于标本的不完整，奇虾曾被复原为秃尾虾。陈均远等人发现，奇虾实 际上不但有很大的尾扇，而且还有一对很长的尾叉。他和同事在１９９４年的美 国《科学》杂志上指出，在寒武纪的早期，海洋的生态体系已经有相当完整、金 字塔式的能量传导系统，奇虾就是这个金字塔系统顶端最具代表性的生物。美国 《科学新闻》周刊为这一发现发表了题为“最早的海洋巨怪”的封面文章。 陈均远１９９５年在南京主持召开了首届“寒武纪大爆发”国际研讨会，这 是第一次以“寒武纪大爆发”为议题的国际学术讨论会。与会学者表达了他们对 寒武纪大爆发的看法，德国科学家塞赫拉教授为会议谱写了一曲“寒武纪大爆发” 之歌。同年１２月，美国《时代》周刊发表了题为“演化大霹雳”的封面文章。 从此，寒武纪大爆发由象牙塔所关心的科学问题成为社会大众所关注的热门话题。 澄江动物群的发现及系列研究得到了科学界领导的重视，１９９６年，时任 中国科学院院长周光召决定拨出专款２００万元在帽天山建澄江古生物研究站， 同时作为博物馆向公众开放。当时的中国科学院副院长陈宜瑜曾经亲自前往考察， 并出席了其后的落成典礼。 “学术生涯中最有意义的两个小时” １９９６年帽天山及附近被列为保护区，化石发掘工作全面中断，陈均远将 研究工作转移到了昆明的海口和贵州的瓮安。这次战略转移引发了两个重大的科 学发现。 １９９９年的最后两个月是中国古生学界值得兴奋的日子。在相继不到１个 月的时间内，舒德干的研究群体和陈均远的研究群体先后在《自然》杂志上报告 了脊椎动物祖先在同一地点昆明海口耳材村的发现。陈均远等将其发现命名为海 口虫，舒德干等将化石命名为海口鱼和昆明鱼。陈均远认为３００多条海口虫的 出现展示了脊椎动物起点的蓝图，这个起点是牵动了包括人类、恐龙在内的一个 神奇而广博的世界，新发现将脊椎动物的历史向前推到了寒武纪大爆发时代，被 誉为“人类重塑地球生命史的一项惊人成就。” 瓮安北斗山区地处贵州腹地，其因含磷地层富含微体化石而吸引了古生物学 家们来此地研究。１９９７年初，藻类化石专家张昀、袁训等在贵州翁安陡山沱 组多藻类化石的论文引起了陈均远的极大关注，他认为瓮安不仅只是藻类化石的 宝库，很可能也是一个举世无双关于动物最早期历史的博物馆。１９９７年８月 ３１日，陈均远和台湾清华大学的细胞生物学家李家维教授在贵州工学院的赵元 龙的陪同下，来到瓮安白斗山的一个磷矿采区采集样品。陈均远回忆说：“这热 烈而紧张的采样工作虽然只有大约两个小时，而这短短的两个小时却是我学术生 涯中最有意义的时刻。”１９９８年２月５日，两岸科学家在《科学》杂志上宣 布：最古老动物化石群在中国贵州瓮安的发现。美国《华盛顿邮报》在当天的头 版科学新闻中说：“科学家声称，这一发现是本世纪进化论最重要的科学进步， 已在科学界激起了漪澜。”“新发现打开了寻找古老动物化石的新途径，这就好 像蒙在眼前的重雾突然消散了。”哈佛大学古生物学家Ａ．Ｋｎｏｌｌ说：“新 发现不仅促使古生物学家回到研究动物起源和早期演化的赛局中，而且将可能与 分子生物学家结成新的联合阵线，共同检验证据。” １９９９年６月，陈均远在澄江组织召开了“动物多样性起源”的国际研讨 会，美国国家科学院资深院士、加州理工大学讲座教授、发育生物学家Ｅｒｉｃ Ｄａｖｉｄｓｏｎ说：“除了陈均远教授和他的同事已经描述过的海绵及其胚胎 化石之外，显然还有许多属于其他不同类型后生动物的胚胎。当这些前寒武纪生 命形式得到确认时，我们将拥有一幅导致寒武纪大爆发生命形式和演化过程至关 重要的生动写照。我希望这一工作是与陈均远教授密切合作的起点。” ２０００年，陈均远接受了美国ＮＡＳＡ的资助，并获得了国家自然科学基 金重点项目２００万元的经费资助。他说自然科学基金会的经费资助是他得到的 最大的资助，也是他研究经费的主要来源。他所主持和主要参与的４个国家自然 科学基金面上项目和“动物多样性的起源和早期演化的宏观图景”重点项目在学 术上取得了重要的突破。 陈均远认为，澄江动物群的寒武纪大爆发的研究是对达尔文物种进化论的支 持和日臻完善的补充。 谈到获得国家自然科学一等奖的感受，陈均远说：“得了奖不是功成名就的 时候，还有许多新的更为重要的科学问题有待回答，如寒武纪大爆发的起点在何 时、机制是什么？这些问题都没有解决。如瓮安动物化石群很可能就是“寒武纪 大爆发”起爆阶段的代表性化石，但这一化石群的研究还处于起步阶段。大爆发 的机制是一个高度综合性的理论工作，如不同生物类群之间为什么在进化速率上 彼此差异？要回答这些问题还需要发育学的知识，而发育生物学是一门迅速发展 中的科学，追踪这一门学科的动向就需要花费很多时间。我们的工作正在深入。” 舒德干：逮住天下第一鱼 云南虫、海口鱼、华夏鳗 沉睡在５．３亿年前岩层中的化石 是舒德干手中的宝贝 他将化石上的泥土一点点地剥离 他欣赏它们 就像欣赏名画 他辨读它们 就像解读古老的符号 他说这是最古老的脊椎动物 这是已灭绝的古虫门动物…… 他在寻找早期生命演化的缺环 他正在勾画生命起源的图谱 舒德干说，他对于进化论和早期生命研究的兴趣源于１９６４年上北京大学 古生物学专业时一门“达尔文主义”的课程。１９８９年，正在德国波恩大学做 洪堡学者博士后研究的他得知侯先光和陈均远对澄江动物群的研究，被深深感染。 １９９０年初，他回国后立即全力投入到澄江动物群的研究，并在１９９１年申 请到了第一笔５万元的自然科学基金面上项目。在对澄江动物群十多年的研究中， 他和同事发现了最古老的脊椎动物化石“昆明鱼”、“海口鱼”，将澄江动物群 的发现从无脊椎动物拓展到脊椎动物，并在追寻这些古脊椎动物的起源过程中又 发现后口动物谱系中最原始的已灭绝的古虫动物门，进一步证明寒武纪大爆发的 规模和力度比过去认为的更为壮观。基于一系列的重要发现，他和同事提出了脊 椎动物起源“五步走”的假说。 追寻最古老的脊椎动物 云南虫最早是由侯先光和合作者发现并命名的，１９９５年，陈均远等人将 之确定为最古老的脊索动物化石。舒德干和合作者重新研究了云南虫化石，认为 云南虫是半索动物。他们在１９９６年４月４日出版的英国《自然》杂志发表了 题为“将云南虫重新解读为已知最古老的半索动物”的论文，文中指出，半索动 物是脊索动物和无脊索动物间的一个重要过渡类型，因而在进化生物学上占据十 分重要的地位。 １９９６年，舒德干在澄江采集到的大量化石中发现一个奇特的化石，这时 英国剑桥大学地球科学系古生物学家、英国皇家学会会员赛蒙·康威·莫里斯 Ｓｉｍｏｎ Ｃｏｎｗａｙ Ｍｏｒｒｉｓ应邀到西北大学访问。早在２０世纪 ７０年代初，还是剑桥大学研究生的莫里斯和德瑞克布瑞格就在其导师、古生物 学家哈瑞·惠汀顿的带领下，重新研究了查尔斯·华克特在布尔吉斯所采集的标 本，以及他们在布尔吉斯所发掘的崭新标本，取得了卓越的研究成果。莫里斯因 此享誉古生物学界。在舒德干的实验室里，莫里斯观察到这一化石具有肌肉节、 咽腔、鳃裂和脊索印痕，沿其腹部的一系列Ｖ字形与现生原始脊索动物文昌鱼的 肌肉节类似，背部一条很深的褶痕应该是该动物脊索留下来的痕迹，表明脊椎动 物的脊椎骨是由原始脊索动物的这种脊索构造演化而来的。舒德干将这一化石命 名为“好运华夏鳗”，他和莫里斯等人在１９９６年１１月１４日出版的《自然》 杂志上报告，在中国早寒武纪地层中发现的最古老的脊索动物——好运华夏鳗。 同期的《自然》杂志发表了题为“化石珍宝”的专题评述文章，文章指出：“她 是一块稀世化石，因为在一万多块已知５．３亿年前的澄江动物群，华夏鳗是仅 有的一块标本。‘好运华夏鳗’属名源于‘华夏’，而其种名‘好运’则清楚地 表明作者希望能发现更多的好标本。”“华夏鳗连同其它一些有争议的伙伴们共 同构成脊索动物谱系发源的基地。” 云南省地质科学研究所的罗惠麟教授是滇池以西的海口动物化石群和安宁动 物化石研究的先驱者之一。１９９８年底，他和助手胡世学请舒德干看一枚他在 云南海口采集的“像云南虫的化石”，舒德干立即意识到这是一枚极为珍贵的脊 椎动物化石，后来将之命名为“海口鱼”。１９９９年１月２日，舒德干在从昆 明海口采集运回西北大学的化石中发现了另一块保存形态极为完美的脊椎动物化 石，并在后来将之命名为“昆明鱼”。不久，胡世学专程护送海口鱼标本到西北 大学合作研究。舒德干发现“昆明鱼”为活埋标本，除前腹部清晰的鳃囊构造和 组成躯干的“之”字形肌节外，还完好地保存了原始偶鳍和围心腔；“海口鱼” 在肌节、原始偶鳍、围心腔中已经出现了软骨型鳃篮、背鳍中产生了鳍条，表明 它比“昆明鱼”更为高等。同年３月９日，他在武汉中国地质大学举行的一个国 际学术讨论会上做了“在澄江化石库发现最古老脊椎动物化石”的报告。４月， 他分别邀请莫里斯和中国科学院古脊椎动物所的朱敏研究员等共同研究。他们在 １９９９年的《自然》杂志上报告说，他们发现了“来自中国南部的早寒武纪脊 椎动物”，他们提出海口鱼和昆明鱼是已知的最古老的脊椎动物。同期的《自然》 杂志发表了“逮住天下第一鱼”的专题评论，文章指出：“绝大多数动物门类突 然出现在５．５亿年前的化石记录中，但生命“大爆发”中唯独缺少的是脊椎动 物。来自早寒武纪的两条类似鱼的化石填补了这一空白。”英国皇家学会出版的 《促进科学年度评述》１９９９－２０００发表了题为“世界上最古老的鱼 具有最大的科学意义”的文章，莫里斯在这篇文中指出：“这两个标本的科学意 义最为重大，我们人类跟兔子、老鹰和青蛙一样，都属于脊椎动物，所以我们都 是由鱼类演化来的。” “为脊椎动物起源研究 投入进一缕曙光” １９０８年，生物学家格罗本根据胚孔在胚胎中发育的不同，把两侧对称动 物归纳为原口动物和后口动物两大类。原口动物是在胚胎发育中由原肠胚的胚孔 形成口的动物；后口动物是在胚胎发育中在肠胚孔成为肛门或封闭而另外形成口 的动物。按照动物胚胎的早期发育特点，现生动物谱系演化树将树冠分为原口动 物和后口动物两大基本谱系。舒德干等人在澄江先后发现了从原口动物到后口动 物间的过渡型化石“西大动物”和“地大动物”，并将它们归类为后口类动物中 已经灭绝的“古虫门动物”，他和莫里斯等在２００１年１１月２２日出版的 《自然》杂志上报告了他们的发现，同期的《自然》杂志在“论古虫动物门”的 评述文章中指出：这一发现“为长期困惑学术界的脊椎动物起源研究投进了一缕 曙光。” 舒德干认为，在１９９５年之前，古生物学家们在早寒武纪动物爆发的足迹 中所发现的动物类别几乎全部局限于原口动物，但１９９６年后情况发生了根本 性的变化，“古虫动物门”、半索动物“云南虫”、头索动物“华夏鳗”、尾索 动物“长江海鞘”、脊椎动物“昆明鱼”和“海口鱼”等均属于后口动物，填补 了后口动物“半棵树”的主要类别，首次勾勒出生命大爆发同时创生出原口动物 和后口动物两大枝系的动物演化“大树”的基本轮廓，从而为整个后口动物谱系 的起源和早期演化奠定了好良好的基础。 “海口鱼”和“昆明鱼”在１９９９年报道时各自仅有一块标本，之后舒德 干所在的西北大学早期生命研究所又发现了近百块海口鱼软躯体化石。他和莫里 斯等人在新出土的海口鱼标本中鉴别出一对很大侧眼、嗅囊和可能存在的耳囊， 表明海口鱼可能是即将摆脱脊索动物的演化轨道进入脊椎动物冠的行列，它们是 最原始的有头类动物。他们在２００３年１月３０日出版的《自然》杂志发表了 这一研究成果。 现代动物学中的形态分类学、胚胎发育学和分子生物学等从各自研究层次出 发，分别提出了脊椎动物起源的假说，近来被现代动物学较为广泛认同的是“四 步走”的演化假说。通过对“云南虫”等进一步深入的系统研究，舒德干和莫里 斯等在２００３年２月２８日出版的美国《科学》杂志上指出，古虫类和云南虫 类等是一些创生出咽腔鳃系统的原始分节后口动物，是居于脊椎动物起源“四步 走”之前更为原始的“第一步”，从而提出了脊椎动物起源“五步走”的假说。 这五步走的代表分别是包括“古虫动物门”、半索动物“云南虫”、尾索动物 “长江海鞘”、头索动物“华夏鳗”，以及脊椎动物“昆明鱼”和“海口鱼”。 从１９９１年到２００３年，舒德干在澄江动物群的研究中六次获得国家自 然科学基金面上项目和奖励项目的支持，经费达８２万元，其间还得到“攀登项 目”和“９７３”项目的资助。２００４年，他承担了国家自然科学基金的重点 项目“寒武纪大爆发中的动物门类多样性及重要的起源与演化”，经费为１３０ 万元。他认为，澄江动物群研究的意义主要在于为探索早期动物类群起源演化上 提供关键的化石证据，丰富了达尔文的进化论。他说：“澄江动物群是中国人值 得自豪的地方，是上天给的研究机会。”他说做研究经费已不是限制因素，困难 是时间不够。他下一步的研究计划是“进一步验证和完善后口动物演化与脊椎动 物起源五步走”的假说，并着手研究另一个老大难问题：原口动物谱系中最大的 一个类群节肢动物门的起源。 后 记 澄江动物群是研究寒武纪生命大爆发的一个窗口，近２０年的发现与研究丰 富和完善了动物门类在爆发之初的谱系，以及它们间的演化关系，但目前的研究 对其生命的意义也只是略窥一二。有关寒武纪大爆发的原因至今仍然没有一个清 晰的、提出确凿证据的令人信服的解释，在生命历史中，后生动物的爆发式出现 的原因还是一个没有完全解开的谜。澄江动物群中所发掘出来的化石只有百分之 十左右得到了详细的研究，还有不少动物化石的生物学分类位置还没有弄清楚； 也许还有更多的化石有待开采，也许新的发现和更深入的研究会纠正或完善现有 的假说。 从领奖台上走下来，三位科学家又回到了自己的实验室。古尔德在其１９８ ９年出版的《绝妙的生命——布尔吉斯页岩与生命史特质》一书指出：“因为存 在着极为有限的证据，而且任何成熟的科学必须界定于可触知的、而且是潜在可 验证的数据之上，而非藉于我们主观概念上的兴趣或认定的重要性。” 澄江动物群是大自然赐给中华民族的一座化石宝库，科学家们还在孜孜不倦 地在开采与发现，因为唯有不懈的努力和持之以恒的研究，才有可能揭开这个远 古生命世界的奥秘。 本文的采访和写作得到了国家自然科学基金委员会有关人士的支持，特此致 谢！(王丹红) (XYS20040521) ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇