破解達(dá)爾文世紀(jì)難題
——記舒德干和他的早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)

文/石朝陽(yáng) 李琛

舒德干獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)

達(dá)爾文以《物種起源》和《人類(lèi)由來(lái)》兩部巨著改變了全人類(lèi)的自然觀和世界觀，同時(shí)也留給后人一些重大難題。《物種起源》天才地提出所有生物共享“生命之樹(shù)”的核心思想，但期待后來(lái)者能夠?qū)嵶C動(dòng)物樹(shù)的起源成型；《人類(lèi)由來(lái)》試圖從科學(xué)上解答“我是誰(shuí)，我從哪里來(lái)？”經(jīng)典命題，達(dá)爾文勇敢與神創(chuàng)論決裂，呼出“人類(lèi)由低等動(dòng)物演化而來(lái)”，并提出了諸多間接演化證據(jù)，然而他更期待古生物學(xué)能夠發(fā)現(xiàn)人類(lèi)的基本器官（如口、肛門(mén)、鰓裂、肛后尾、頭腦、眼睛、脊椎等）如何依次起源的可靠化石證據(jù)。

追尋達(dá)爾文的足跡，中國(guó)科學(xué)院院士舒德干和他領(lǐng)軍的早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，不斷攀登高峰，用一項(xiàng)項(xiàng)科研成果，逐漸逼近答案。

發(fā)現(xiàn)清江生物群

2019年3月22日，美國(guó)《科學(xué)》雜志（Science）發(fā)表傅東靜任第一作者、張興亮任通訊作者的研究論文《華南早寒武世布爾吉斯頁(yè)巖型化石庫(kù)——清江生物群》，首次公布了在中國(guó)宜昌長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)清江與丹江河交匯處，發(fā)現(xiàn)了距今5.18億年的寒武紀(jì)特異埋藏軟軀體化石庫(kù)，并將其命名為“清江生物群”。

“5.18億年前正是動(dòng)物門(mén)類(lèi)爆發(fā)式出現(xiàn)鼎盛期，我們?cè)趶那褰锶翰杉降拇罅炕瘶?biāo)本中的4351件進(jìn)行初步研究，分類(lèi)鑒定出109個(gè)屬，其中58個(gè)是全新屬種，比例高達(dá)53%。生物學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示，清江生物群的物種多樣性有望超過(guò)所有其它寒武紀(jì)軟軀體化石庫(kù)。”說(shuō)起心愛(ài)的化石，傅東靜一臉興奮，滔滔不絕：“清江生物群中后生動(dòng)物相對(duì)多樣性最大，3600件后生動(dòng)物化石包含了101個(gè)屬，而且在這101個(gè)后生動(dòng)物屬中，85%不具有礦化骨骼，絕大多數(shù)是水母、?？葲](méi)有骨骼的個(gè)體?！?/p>

清江生物群中軟軀體生物居多，但是各類(lèi)群動(dòng)物保存栩栩如生，動(dòng)物的眼睛、神經(jīng)、內(nèi)臟等軟體組織和器官形態(tài)結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)。

《科學(xué)》雜志評(píng)價(jià)：“揭示寒武紀(jì)之秘的新寶藏出土了?！庇?guó)《自然》雜志也在報(bào)道中稱(chēng)：“清江生物群打開(kāi)了觀察壯觀寒武紀(jì)的又一個(gè)窗口，各種新的生物類(lèi)群前所未見(jiàn)。對(duì)于科學(xué)家進(jìn)一步了解早期已滅絕的動(dòng)物非常重要。”

這篇論文，是由舒德干院士領(lǐng)軍的西北大學(xué)早期生命研究團(tuán)隊(duì)20年以來(lái)，在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature/Science上發(fā)表的第14篇研究論文?！俺Ｑ缘朗昴ヒ粍?，近三十年來(lái)，團(tuán)隊(duì)在破解早期生命重大難題上磨出了若干短劍和兩把長(zhǎng)劍；清江生物群的發(fā)現(xiàn)就是繼澄江動(dòng)物群研究系列性重大發(fā)現(xiàn)之后的第二把長(zhǎng)劍”，舒德干如是說(shuō)。

破解世紀(jì)“懸案”

在探尋生物演化過(guò)程中，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”被稱(chēng)為進(jìn)化生物學(xué)的一大懸案：大約5.4億年以前，在不到地球演化史1%的時(shí)間里，迅速產(chǎn)生了90%以上的動(dòng)物門(mén)類(lèi)。這被達(dá)爾文視為他在1859年創(chuàng)立以漸變論為基調(diào)的生物進(jìn)化論時(shí)的第一難題，至今仍被視為“自然科學(xué)六大難題之一”。1991年以來(lái)，在舒德干院士帶領(lǐng)下，西北大學(xué)早期生命研究團(tuán)隊(duì)集中力量圍繞這一國(guó)際科學(xué)前沿開(kāi)展持續(xù)研究，先后在云南澄江生物群、陜南寬川鋪生物群找到一系列真實(shí)可靠的世界級(jí)化石珍品。通過(guò)“基礎(chǔ)動(dòng)物亞界”的春光蟲(chóng)，“原口動(dòng)物亞界”的仙人掌滇蟲(chóng)，“后口動(dòng)物亞界”古囊動(dòng)物、云南蟲(chóng)、昆明魚(yú)、冠狀皺囊蟲(chóng)等重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)揭示了動(dòng)物三大亞界關(guān)鍵門(mén)類(lèi)起源和演化關(guān)系，實(shí)證了前寒武紀(jì)與寒武紀(jì)動(dòng)物演化的連續(xù)性，進(jìn)而首次構(gòu)建完整的早期動(dòng)物樹(shù)框架圖。這是在達(dá)爾文提出地球生命呈“樹(shù)形演化”猜想后，首次有學(xué)者勾勒出生命大爆發(fā)時(shí)，基礎(chǔ)動(dòng)物、原口動(dòng)物、后口動(dòng)物三大枝系演化“大樹(shù)”基本輪廓。

除了實(shí)證研究，西北大學(xué)早期生命團(tuán)隊(duì)還大膽進(jìn)行理論創(chuàng)新，提出“三幕式寒武紀(jì)大爆發(fā)”新假說(shuō)。假說(shuō)認(rèn)為，從5.6億年-5.2億年，歷時(shí)約四千萬(wàn)年，基礎(chǔ)動(dòng)物、原口動(dòng)物、后口動(dòng)物三大亞界先后依次爆發(fā)，完整動(dòng)物樹(shù)框架在地球上首次成型，寒武紀(jì)大爆發(fā)基本結(jié)束。新假說(shuō)揭示了動(dòng)物界在4000萬(wàn)年時(shí)間里，從雙胚層到三胚層，再到口肛倒轉(zhuǎn)、新陳代謝系統(tǒng)不斷升級(jí)的演化過(guò)程，反映了寒武紀(jì)大爆發(fā)過(guò)程的階段性和連續(xù)性，揭示了令達(dá)爾文倍感困惑的寒武紀(jì)大爆發(fā)事件的本質(zhì)內(nèi)涵。令人興奮的是，通過(guò)化石佐證和相關(guān)研究證實(shí)，舒德干等人提出的“三幕式寒武紀(jì)大爆發(fā)”假說(shuō)已然成為科學(xué)界共識(shí)。

1996年，舒德干和助手們的論文《云南蟲(chóng)被重新解釋為最古老的半索動(dòng)物》和《中國(guó)早寒武世一種類(lèi)似皮卡魚(yú)的脊索動(dòng)物》先后在Nature雜志發(fā)表，表明脊索動(dòng)物于寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)就已出現(xiàn)，澄清了困擾學(xué)術(shù)界多年的疑惑。這兩篇重要成果的發(fā)表，開(kāi)始了西北大學(xué)早期生命研究團(tuán)隊(duì)在世界科學(xué)舞臺(tái)的精彩展現(xiàn)。此后10年間，團(tuán)隊(duì)先后在Nature/Science雜志發(fā)表文章9篇，團(tuán)隊(duì)對(duì)寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)生命景觀的多樣性勾勒愈發(fā)清晰。而真正被譽(yù)為“對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論的重要發(fā)展”“100多年來(lái)關(guān)于寒武紀(jì)大爆發(fā)研究中最重大的關(guān)鍵性突破”的研究，是1999年“昆明魚(yú)”和“海口魚(yú)”的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)，將脊椎動(dòng)物的起源時(shí)間向前推進(jìn)了5000萬(wàn)年。這些最古老的魚(yú)作為所有脊椎動(dòng)物的始祖，被西方學(xué)者譽(yù)為“天下第一魚(yú)”，并被收錄入中、美、英、德、法、日等國(guó)教科書(shū)、百科全書(shū)、科學(xué)辭典和博物館，成為地球生命歷史的經(jīng)典。

舒德干獲得長(zhǎng)江學(xué)者成就獎(jiǎng)

傅東靜向舒德干院士匯報(bào)工作進(jìn)展

載譽(yù)歸來(lái)

根據(jù)動(dòng)物譜系樹(shù)，包括人類(lèi)在內(nèi)的所有脊椎動(dòng)物，都是后口動(dòng)物亞界大家族的一員，因此，對(duì)后口動(dòng)物起源的研究，正是對(duì)人類(lèi)遠(yuǎn)祖的研究。三十多年來(lái)，舒德干和他的團(tuán)隊(duì)，用實(shí)證方法為回答“我們從哪里來(lái)？”這一經(jīng)典命題做著艱苦卓絕的努力。他們?cè)趪?guó)際上首次揭示出脊椎動(dòng)物、頭索動(dòng)物、尾索動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、古蟲(chóng)動(dòng)物等后口動(dòng)物亞界幾乎所有門(mén)類(lèi)的原始代表，實(shí)證了早期動(dòng)物樹(shù)中人類(lèi)遠(yuǎn)祖起源演化的多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，一次次將人類(lèi)對(duì)于遠(yuǎn)祖的認(rèn)識(shí)向前推進(jìn)?！肮跔畎櫮覄?dòng)物”的發(fā)現(xiàn)，更是找到后口動(dòng)物亞界生命大爆發(fā)這掛“鞭炮”的引線。

除了14次叩開(kāi)Nature/Science等國(guó)際頂尖期刊大門(mén)，該團(tuán)隊(duì)系列研究成果還先后獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，長(zhǎng)江學(xué)者成就獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，兩次入選“中國(guó)十大科技進(jìn)展”，兩次入選“中國(guó)高校十大科技進(jìn)展”。經(jīng)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、陜西省和教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃的培育，西北大學(xué)早期生命研究團(tuán)隊(duì)已發(fā)展成為在國(guó)際科學(xué)前沿具有重要影響的“國(guó)家創(chuàng)新研究群體”。

通過(guò)數(shù)十年如一日不懈努力，該團(tuán)隊(duì)在古生物學(xué)研究領(lǐng)域已然位居全球第一梯隊(duì)。他們完成了看似“不可能的任務(wù)”：地方高校不僅能做好基礎(chǔ)學(xué)科研究，還能做出國(guó)際一流成果。

傳道授業(yè)文化基因代代相傳

西北大學(xué)早期生命研究有悠久歷史。早在上世紀(jì)四十年代，著名古生物學(xué)家楊鐘健院士、霍世誠(chéng)教授、陳潤(rùn)業(yè)教授、翦萬(wàn)籌教授、邱樹(shù)玉教授等就為組建古生物學(xué)與地層學(xué)學(xué)科作出重大貢獻(xiàn)。1995年，在舒德干組織協(xié)調(diào)下，“西北大學(xué)早期生命研究所”成立，凝聚了一支以動(dòng)物門(mén)類(lèi)起源與早期演化為主攻方向的研究隊(duì)伍。目前研究團(tuán)隊(duì)中的中青年骨干，張興亮、華洪、韓健、張志飛、劉建妮、傅東靜等中青年學(xué)術(shù)骨干均為西北大學(xué)自主培養(yǎng)。

“西北大學(xué)早期生命演化研究學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)”是一個(gè)素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理的學(xué)術(shù)梯隊(duì)。團(tuán)隊(duì)目前在職的8名主要研究人員，年齡從70歲到36歲，全部具有博士學(xué)位及在海外留學(xué)和國(guó)際合作研究、主持國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)研究課題經(jīng)歷。院士1人，杰青2人，優(yōu)青1人，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授3人，青年長(zhǎng)江學(xué)者1人。中科院院士翟明國(guó)曾用“有信念、有堅(jiān)持”評(píng)價(jià)該團(tuán)隊(duì)：“有信念，就是有科學(xué)理念和問(wèn)題導(dǎo)向。他們以生命演化為核心，以生物進(jìn)化鏈條（生物樹(shù)）為關(guān)鍵，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題；有堅(jiān)持，就是潛心研究，不見(jiàn)異思遷?！?/p>

面對(duì)媒體，舒德干院士說(shuō)：“我們其實(shí)沒(méi)有什么特別才智，只是有一顆堅(jiān)持的心。也可以說(shuō)是‘咬定青山不放松’吧！”也有人將他們的研究發(fā)現(xiàn)看作“好運(yùn)氣”，然而這好運(yùn)氣背后，潛藏著找尋的艱難和嚴(yán)密論證的辛勞。一個(gè)人、一臺(tái)顯微鏡、上千塊化石，冷板凳一坐也許就是幾十年。若是沒(méi)有破解世界科學(xué)難題的勇氣和信念、沒(méi)有“咬定青山不放松”的執(zhí)著和堅(jiān)持，如“冠狀皺囊動(dòng)物”這樣來(lái)自5.35億年前、僅有1毫米的遠(yuǎn)古生物，如何得以呈現(xiàn)在世人面前？團(tuán)隊(duì)年輕的女科學(xué)家劉建妮說(shuō)：“出野外，背著幾十斤化石‘轉(zhuǎn)山’是常有的事，在地形奇特的山區(qū)與危險(xiǎn)擦肩而過(guò)也已習(xí)以為常。然而，勞累和危險(xiǎn)其實(shí)都不及坐冷板凳更可怕。直到有一天，我們不再覺(jué)得板凳是冰冷的了，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，離我們所要追求的東西也就不遠(yuǎn)了?！?/p>

在地處西北的省屬高校做研究，不僅要坐得住冷板凳，還要耐得住清貧，頂?shù)米毫?。舒德干笑談?8年前，給Nature投稿的“昆明魚(yú)”照片，是他們?cè)诘刭|(zhì)系男廁所“自建暗室”沖洗出來(lái)的；1米83的張興亮在讀碩士時(shí)跟他出差，每每點(diǎn)菜時(shí)都會(huì)說(shuō)“舒老師，咱們就點(diǎn)個(gè)燒豆腐吧”……即便這樣的條件下，面對(duì)國(guó)外科研院所邀約，舒德干和他的團(tuán)隊(duì)，依舊不為所動(dòng)：“最好的研究要由中國(guó)人來(lái)做”，這是他們的回答。在談到對(duì)研究對(duì)象命名時(shí)，舒德干說(shuō)：“我們之所以為所發(fā)現(xiàn)的古老生物以‘華夏鰻’‘云南蟲(chóng)’‘昆明魚(yú)’“長(zhǎng)江海鞘”等字眼命名，就是為了紀(jì)念發(fā)現(xiàn)它們的地方，記載中國(guó)在科學(xué)史上的重要貢獻(xiàn)?！?/p>

2017年2月，接受新華社等中央媒體采訪時(shí)，舒德干介紹成果的第一句話這樣說(shuō)：“‘冠狀皺囊動(dòng)物’的發(fā)現(xiàn)，主要貢獻(xiàn)者是韓健，韓健是論文第一作者，野外工作和實(shí)驗(yàn)室工作基本是由韓健完成的?！庇浾弋?dāng)即感嘆，“團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人物有這樣的胸懷和格局，真令人羨慕?！薄耙M快把年輕人帶起來(lái)、推上去，引導(dǎo)文化基因代代相傳、優(yōu)勝劣汰。”“學(xué)術(shù)傳承高于個(gè)人得失，團(tuán)隊(duì)帶頭人要為年輕人創(chuàng)造最大的發(fā)展空間，讓年輕人擁有獨(dú)立的研究方向，并對(duì)前途充滿信心?！笔娴赂蛇@么說(shuō)的，更是這么做的。正是在舒德干從入門(mén)到成才、從為學(xué)到為人的教導(dǎo)引領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的共享交流十分順暢，團(tuán)隊(duì)整體資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，“學(xué)術(shù)之樹(shù)”得以茁壯成長(zhǎng)，枝繁葉茂。

團(tuán)隊(duì)

這樣優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，正是舒德干將“文化基因”代代相傳理想最好的注腳。

公誠(chéng)勤樸 一種特殊的精神力量

有人把古生物研究團(tuán)隊(duì)科學(xué)的梯隊(duì)、豐碩的成果，歸結(jié)為“舒德干現(xiàn)象”，舒德干連忙推辭：“這不是什么個(gè)人現(xiàn)象，我們是西北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，其實(shí)秉承的是‘公誠(chéng)勤樸’校訓(xùn)，學(xué)習(xí)的是侯伯宇精神?！?/p>

舒德干獲得自然科學(xué)一等獎(jiǎng)后，曾受到國(guó)內(nèi)高校高薪厚職邀請(qǐng)。他說(shuō)，“我舍不得西大這地方，在這里，我們能更心無(wú)旁騖地搞研究。”

舒德干院士和傅東靜老師及學(xué)生團(tuán)隊(duì)（馬騫攝影）