哦，無限的空氣（三）：填補魚類到四足動物的空白

文/卡爾·齊默 譯/靳 萌 編輯/羅婧奇

哦，無限的空氣（三）：填補魚類到四足動物的空白

文/卡爾·齊默 譯/靳 萌 編輯/羅婧奇

格陵蘭島。 攝影/Narayan Mahon/CFP

在這段時間內(nèi)，古生物學家想要研究四足動物的轉(zhuǎn)變過程，就只能局限在這段空白記錄的兩端。他們中有一位英國女科學家，名叫珍妮·克拉克（Jenny Clack）。在經(jīng)歷了15年方向錯誤的研究和由此導致的令人沮喪的失敗后，她找到了一些古生物研究領域意義最為重大的化石，并開始著手填補從魚類到四足動物之間轉(zhuǎn)變的這個空白。

當一些科學家，如羅默和湯姆森，勾勒出他們對四足動物起源假設的草圖時，他們必須對化石記錄方面的一大段空白進行研究。四足動物的最早起源的線索可以上溯到真掌鰭魚這樣的肉鰭魚，而后就一躍到了魚石螈這樣的長著已進行完全的腿，并擁有其他四足動物特性的動物。一直到20世紀末，魚石螈還是人們所發(fā)現(xiàn)的惟一的原始四足動物。一些泥盆紀四足動物的化石陸續(xù)在世界各地被發(fā)現(xiàn)。人們在澳大利亞發(fā)現(xiàn)了一塊有趣的下頜骨，在巴西則發(fā)現(xiàn)了某個部分的一些碎片。但是到1982年，在發(fā)現(xiàn)魚石螈的第5年時，沉默的巖石才又給了我們激動人心的發(fā)現(xiàn)。

在這段時間內(nèi)，古生物學家想要研究四足動物的轉(zhuǎn)變過程，就只能局限在這段空白記錄的兩端。他們中有一位英國女科學家，名叫珍妮·克拉克（Jenny Clack）。在經(jīng)歷了15年方向錯誤的研究和由此導致的令人沮喪的失敗后，她找到了一些古生物研究領域意義最為重大的化石，并開始著手填補從魚類到四足動物之間轉(zhuǎn)變的這個空白。我在一次學術會議上見過她，她身材嬌小，頭發(fā)灰白，說話語調(diào)溫柔，從不愿張揚自己。珍妮是在20世紀50年代長大的。她的原名為珍妮·阿格紐。在珍妮還是小女孩的時候，她的興趣就和別的孩子不同，她被化石所深深地吸引著?！拔铱偸菍游餁v史中更早的那部分比對恐龍等動物更感興趣?！彼钪缘哪切┗情L著盔甲的、沒有下頜的魚和有棱紋的三葉蟲，還有鱟類和蝎子的祖先等。

20世紀60年代，珍妮在紐卡斯爾大學上學，她的導師是古生物學家艾里克·潘陳（Alec Panchen）。潘陳帶領一群研究生在對繼魚石螈后發(fā)現(xiàn)的，在那段3000萬年的空白之后存在的一些肉鰭魚和四足動物進行研究。在那段空白中，四足動物似乎經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，因為在此后的石炭紀地層中找到了十幾種不同的四足動物。紐卡斯爾大學的古生物學家們研究了長著可旋轉(zhuǎn)的頭的兩棲動物，另一些身體像蛇一樣的兩棲動物，它生活的時代比蛇出現(xiàn)早了2億年。他們研究了一種身體好像被銀行的保險箱砸過一樣的扁平的動物。但這些動物的骨骼本身在化石中卻是極為少見的。珍妮在取得了她的學士學位后曾希望成為潘陳的研究生，和他們一起研究這些動物，她說：“我請求他給我一個這樣的機會，但是沒有成功?！?/p>

8年過去了，珍妮來到伯明翰，在那里的博物館工作。她制作了昆蟲和鳥類的展示架，在假期帶學生們到博物館看展覽。她認識了羅伯特·克拉克（Robert Clack），一位性格比她還要安靜的男士。羅伯特從事電腦編程工作，他把大量業(yè)余時間用于在采石場尋找化石。珍妮和羅伯特結(jié)婚了。他們有時會騎著摩托車穿過蘇格蘭，停在公路邊觀察泥盆紀的巖石。1979年，珍妮的上司發(fā)現(xiàn)她似乎對目前的工作感覺到厭倦了，于是就建議她為博物館找一個特別的研究項目并負責實施。珍妮回到潘陳那里，想看看有沒有機會。

肉鰭魚。

但當她把煤塊上的石膏拿掉，把它倒過來時，她發(fā)現(xiàn)了這個動物的顱骨。這些隱藏的骨頭使珍妮的生活向新的方向發(fā)展。

這次，潘陳想到了一個項目。1870年在約克郡的煤層礦層中曾發(fā)現(xiàn)了一種名叫佛氏螈的四足動物，它生活在3.3億年前，這種動物形似鱷魚，在某些方面和羊膜動物的祖先很像。羊膜動物包括鳥類、哺乳動物和爬行動物。這個動物的化石已經(jīng)在約克郡的博物館擺放了一個世紀，現(xiàn)在仍然包裹在煤塊中，被石膏覆蓋著。潘陳很多次試圖想把它借出來都沒成功，現(xiàn)在他已經(jīng)放棄了。珍妮比較幸運，當時這個博物館正要改建，當她提出要借這個化石時，博物館的工作人員很樂意讓她把化石帶走進行有益的研究。她將化石帶回了紐卡斯爾。剛到那里時，她認為她要做的不過是將化石同煤塊分開，花幾個星期的時間對它進行細致的描述，然后把它帶回伯明翰的博物館，重新回到她的日常工作中去。但當她把煤塊上的石膏拿掉，把它倒過來時，她發(fā)現(xiàn)了這個動物的顱骨。這些隱藏的骨頭使珍妮的生活向新的方向發(fā)展。以前人們只發(fā)現(xiàn)過這些動物很少的一點碎片，而在她將她的發(fā)現(xiàn)給潘陳看過后，她很快被接收為他的博士研究生。

珍妮在紐卡斯爾大學花了3年的時間重新組合佛氏螈，她對它的耳朵，或者說以后將進化成耳內(nèi)的那部分骨頭給予了特別的關注。1981年她成為劍橋大學動物學博物館的助理館長，之后她又花了幾年時間完成對佛氏螈的研究工作。就在她的工作即將收尾的時候，她開始思考下一步該做什么。她現(xiàn)在已經(jīng)是描述早期四足動物骨骼方面的專家了，但是卻沒有化石讓她辨認來源。傳言說在前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)了一種泥盆紀四足動物化石，但是由于當時的政策，她無法去前蘇聯(lián)觀察這些化石。到20世紀80年代中期，潘陳和其他的古生物學家正在著手研究石炭紀的四足動物，從中找出相互間親緣關系最近的，或者和現(xiàn)今的生物親緣關系最近的化石。但是他們?nèi)耘f被四足動物的身體結(jié)構(gòu)最初是如何形成的這個問題困擾著。

魚石螈。

如果珍妮觀察過魚石螈，她也許會找到一些答案，但她卻無緣看到。自從賽弗索德伯格去世后，描述魚石螈的任務就由艾里克·賈維克接手了，他還沒有完成這項工作。也許是因為太習慣于在巖層上討論上百萬年前的生物進化問題，有些生物學家發(fā)表研究成果的速度很慢。對賈維克這樣的從魚類的角度看待古代四足動物的科學家來說，魚石螈只是一種肉鰭上長有手指的肉鰭魚罷了。他研究了數(shù)十種古生物的化石，對肉鰭魚進行了重新分類，并花了25年的時間細致地切分真掌鰭魚的頭骨。他的細分精確到了毫米，將每一個切面都描畫出來并進行了拍照，在這些圖片的基礎上用蠟重塑這種生物的腦和鰓。他一次又一次地發(fā)表他所描繪和拍攝下來的魚石螈的幾塊骨頭的樣子，但是最終的著述直到1996年才面世。

20世紀80年代早期，離賈維克最終完成有關魚石螈的著述還有10年多的時間，而在古生物學家中有一個不成文的規(guī)矩，在他沒有發(fā)表這方面的著述之前，其他人是不能發(fā)表任何新的信息的，不管他會用多長時間才能發(fā)表。珍妮說：“那時的情況十分微妙，他從20世紀30年代和40年代就開始研究魚石螈，而直到當時他還沒有完成。他已經(jīng)發(fā)表了一兩篇論文，其中較長的一篇是描述這種動物的尾部和其他細微部分的。他獨占著這個領域的研究。這不是因為他不允許其他人研究這個問題，而是因為其他人都不愿魯莽地發(fā)表有關這方面的論文。每個人都必須尊重別人的研究領域，而有關魚石螈的課題被公認為是屬于賈維克的?！?/p>

那么應該怎么辦呢？一個聲音在她心中低語：“格陵蘭?！边@個聲音來自她的丈夫。當珍妮和他騎著摩托車沿著蘇格蘭海岸行駛時，他們曾對發(fā)現(xiàn)四足動物的化石抱有一線希望，但是那時他們只找到了一些魚類化石的碎片。他曾經(jīng)幻想到賽弗索德伯格和賈維克曾經(jīng)跋涉過的地方去探尋，因為那里是世界上惟一的曾發(fā)現(xiàn)過完整的泥盆紀四足動物骨骼的地方。羅伯特說：“對我妻子來說，那些化石是她研究的材料，而因為我是學術界之外的一個愛好者，對我來說，發(fā)現(xiàn)這些化石是一件奇妙的事?！闭淠菹胨煞蛞苍S不知道古生物學家是怎么工作的。去格陵蘭并不像去本地的采石場那么簡單，這是一種探險，需要使用直升機，需要帶配給的食物和無線電通訊設備。珍妮是一位博物館工作人員，她知道自己不像那些去過那兒的斯堪的納維亞科學家那樣善于爬山。除此以外，還有其他的合理性因素要考慮，因為幾十年來瑞典科學家?guī)缀醢迅窳晏m地區(qū)的化石都撿光了，沒有人肯資助她再到那里去尋找化石，他們認為珍妮的格陵蘭之行不外乎是毫無目的的閑逛，在一個海峽到另一個海峽的勘探中，她所待發(fā)現(xiàn)的希望十分渺茫。

這些化石經(jīng)歷了很多風雨，上面的裝飾被洗刷一空，內(nèi)部的海綿狀骨頭已經(jīng)被侵蝕了，看上去形似焦糖。但她仍舊能看到這些比魚石螈略小的頭骨，上面長著一對從后面伸出的突起。魚石螈并沒有突起。珍妮找到了她研究的起點。

盡管如此，珍妮還是開始考慮這個想法了，至少，她不再將這個主意當做一種異想天開來看待。珍妮說：“正是羅伯特的鼓舞使我開始了現(xiàn)在的研究?！痹谌鸬淙朔艞壛巳ジ窳晏m的探險之后，由彼德·弗蘭德所帶領的一支由劍橋大學的地質(zhì)學家組成的探險隊在那里繼續(xù)工作著。他們的工作從20世紀60年代一直持續(xù)到20世紀70年代。他們的興趣在于標記巖層而不是發(fā)掘化石。但是珍妮想知道他們是否在瑞典人沒有到過的地方發(fā)現(xiàn)了一些魚石螈的碎片。她來到弗蘭德工作的塞奇威克博物館，同他討論了她的問題。弗蘭德搬出一大堆的資料給她查閱，并祝她好運。

珍妮研讀了這些資料，包括雜志上發(fā)表的論文、政府的報告和當時的地質(zhì)勘探筆記。她讀了一篇弗蘭德的學生約翰·尼科爾森20世紀70年代所寫的有關他爬上一座山東南麓的經(jīng)過。那個地方就在賈維克當年的勘測地址北邊。尼科爾森在這份報告中詳細描述了泥盆紀的地層情況，并列數(shù)了他所發(fā)現(xiàn)的化石。在有關胴甲魚類、肺魚類和其他肉鰭魚等化石的方字旁，他插入了一些說明原因的注釋。“我們找到了魚石螈的骨化石。”珍妮的注意力一下被吸引住了。她仔細閱讀了尼科爾森的筆記，他寫道：“這里有很多四足動物的化石。”

珍妮趕回弗蘭德在塞奇威克博物館的辦公室。她盡量讓自己平靜下來，問弗蘭德是否還保存著那些頭骨化石，尼科爾森已經(jīng)到蘇格蘭的一家石油公司去工作了，但他留下了這些化石。它們被保存在地下室的櫥柜中。弗蘭德帶著珍妮下樓去查找這些化石的記錄編號。他拉開一個抽屜，里面躺著幾塊沙巖，她能在上面看到頭骨化石。這些化石經(jīng)歷了很多風雨，上面的裝飾被洗刷一空，內(nèi)部的海綿狀骨頭已經(jīng)被侵蝕了，看上去形似焦糖。但她仍舊能看到這些比魚石螈略小的頭骨，上面長著一對從后面伸出的突起。魚石螈并沒有突起。珍妮找到了她研究的起點。

她知道她正在觀察的是一個化石中的幽靈。53年前，在艾里克·賈維克在格陵蘭進行探險的第一個夏季，他曾同賽弗索德伯格一起沿著高斯·哈爾弗的南岸一起跋涉過。這個地方是賽弗索德伯格命名的，他用一個男子名命名那些山脈，而用一個女子名命名山谷。他們在那里的很多地方找到了肉鰭魚和魚石螈的化石。但是在威廉山上，他們找到了半塊較小的、長有尖叉骨的頭骨化石。他們知道，這是一種與魚石螈不同的動物，可能它是屬于另一個綱目的，但是他們并沒有研究更多的東西。賈維克只在1952年就這個動物發(fā)表了一篇簡略的報告，他將它稱為棘魚石螈（Acanthostega），此外再沒有人發(fā)現(xiàn)這種動物的其他骨化石了?！拔疫€記得賽弗索德伯格在我們的帳篷里一連坐了好幾個小時，翻來覆去地看這個標本，一臉的疑惑。”賈維克1996年寫道。