韓劍利

地球上有這樣一群人，他們用雙腳丈量始祖棲息繁衍的地方，從殘存的蛛絲馬跡中挖掘生命演化的進(jìn)程。楊杰，云南大學(xué)古生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員，就是這群人中的一份子。

2016年春，他所在的科研團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（即《PNAS》）上，報(bào)道了寒武紀(jì)（約5.42～4.88億年前）節(jié)肢動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)化，這一科研成就入選了2016年度中國(guó)十大古生物學(xué)進(jìn)展。

初入生命之門

古生物地質(zhì)學(xué)偏僻、冷門，似乎永遠(yuǎn)蒙著一層神秘的面紗。地球五十多億年時(shí)間，生命體結(jié)構(gòu)幾乎有四十億年都隱伏不現(xiàn)，僅有一些原始的藻類和菌類，學(xué)界稱其隱生宙。直至大約5.7億年前，生物逐漸演化出較高等級(jí)的生命體，顯生宙由此開(kāi)始。

顯生宙的開(kāi)端稱為寒武紀(jì)，此時(shí)，各門類動(dòng)物突然呈爆發(fā)樣式出現(xiàn)，古生物學(xué)家將其命名為“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。達(dá)爾文在《物種起源》中提到了這一事實(shí)，并大感迷惑，因?yàn)檫@似乎與進(jìn)化論不符。最終達(dá)爾文只能以“地質(zhì)記錄不完全，缺乏早期動(dòng)物化石”來(lái)解釋。

1908年，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家維爾卡特在加拿大境內(nèi)的布爾吉斯山發(fā)掘出了100多種保存得十分完整的無(wú)脊椎動(dòng)物化石。維爾卡特把這些動(dòng)物稱為布爾吉斯生物群。經(jīng)研究，該生物群約存在于寒武紀(jì)中期（距今約5.05億年）。

1980年代，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家侯先光在云南澄江縣的帽天山發(fā)現(xiàn)了120余種古生物化石。經(jīng)鑒定，這些化石屬于寒武紀(jì)早期（距今約5.3億年），比加拿大布爾吉斯生物群早了2500萬(wàn)年。

澄江生物群的發(fā)現(xiàn)與研究推進(jìn)，是楊杰科研生命中的重要節(jié)點(diǎn)。

“事實(shí)上我是學(xué)歷史出身的，但我對(duì)古生物學(xué)科太熱愛(ài)了。當(dāng)初侯先光到云南后，希望組建一支團(tuán)隊(duì)。我跟他講，我想跟你做研究，哪怕讓我掃地都行，最終我很榮幸地加入了?！背谓锶簞偙话l(fā)現(xiàn)的時(shí)候存在一個(gè)問(wèn)題：盡管古生物學(xué)家知道它比布爾吉斯要早，但不知道它確切的地質(zhì)年代。“我的運(yùn)氣很好，剛好中國(guó)科學(xué)院南京古生物所的金玉玕院士想做這個(gè)工作，他來(lái)到了云南。因?yàn)槲覍?duì)野外最熟，就陪著他到處去考察?！?/p>

在漫長(zhǎng)的研究過(guò)程中，楊杰始終懷有這樣的疑問(wèn)：“為什么生命痕跡在澄江生物群過(guò)后就消失了呢？這么豐富多彩的生物群在隨后的地層里無(wú)法探知，直到布爾吉斯生物群出現(xiàn)的幾千萬(wàn)年間，生命體究竟是怎么演化的呢？”

發(fā)現(xiàn)演變奧秘

“澄江生物群的巖石是很細(xì)膩的，因?yàn)樗怯珊５椎挠倌嘈纬傻摹３谓锶合旅娴膸r石，是有記號(hào)的砂巖。搞地質(zhì)的都知道，有記號(hào)的砂巖就是海退（海退，就是深海變成了淺海，淺海變成了陸地）。當(dāng)生物的生存環(huán)境不在了，過(guò)去的海洋變成了陸地，生物肯定無(wú)從尋找。但我想到，海岸線不是一樣深，只要耐心尋找，也許會(huì)找到一個(gè)在海退中沒(méi)有完全退干的海灣，它就成了澄江生物群的避難所?！睅е@樣的猜想，楊杰開(kāi)始了在野外地質(zhì)層中漫長(zhǎng)的找尋。

常常他們一早就進(jìn)山，用沉重的地質(zhì)鍾與十字鎬重復(fù)敲打巖層，直至夜晚。累了，就席地而坐休息片刻；餓了，便吃點(diǎn)隨身攜帶的干糧。開(kāi)采過(guò)程中的受傷，已是司空見(jiàn)慣，數(shù)不清的蚊蟲與蛇蝎威脅。2011年，楊杰真的發(fā)現(xiàn)了這樣一處地質(zhì)遺跡。

“這個(gè)地方叫小石壩，于是就被命名為小石壩生物群，澄江生物群的亮點(diǎn)，在這兒得到了延續(xù)。我們經(jīng)過(guò)六年的研究，發(fā)現(xiàn)這個(gè)地方很有特點(diǎn)。它既有澄江生物群的東西，又有布爾吉斯生物群的東西。過(guò)去對(duì)布爾吉斯生物群的研究發(fā)現(xiàn)很多東西，但解釋不了，因?yàn)橹把芯康某谓锶汉退鼘?duì)不上號(hào)，中間的時(shí)間太漫長(zhǎng)了，生物不斷演化的環(huán)節(jié)是缺失的。小石壩生物群的發(fā)現(xiàn)剛好讓我們找到了中間缺失的部分。這樣一來(lái)，我們就把全世界最矚目的兩個(gè)古生物地質(zhì)學(xué)的圣地（布爾吉斯生物群和澄江生物群））聯(lián)系起來(lái)了?！?/p>

談起發(fā)現(xiàn)小石壩生物群的過(guò)程，楊杰分外激動(dòng)?！爱?dāng)時(shí)我研究的地層在紅井哨組（一個(gè)地層段的名稱），前輩的科學(xué)研究認(rèn)為這里是啞地層。所謂啞地層，是指這套地層不會(huì)說(shuō)話。我一直有個(gè)夢(mèng)想，想讓這套啞地層重新說(shuō)話。當(dāng)時(shí)在這邊勘探的時(shí)候，我剛好帶著兩個(gè)學(xué)生上山。本來(lái)我們的目的是看下面的一套地層，結(jié)果那層地層標(biāo)本不理想。我就帶他們到了上面的紅井哨組這一地層。當(dāng)時(shí)，望著那個(gè)記號(hào)的砂巖，我說(shuō)反正也到這里了，看看能否撞大運(yùn)淘到寶。那天學(xué)生一扒，就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)節(jié)肢動(dòng)物碎片，盡管它沒(méi)有任何研究?jī)r(jià)值，但它說(shuō)明一個(gè)重要的信息——這套地層不是啞地層！

于是，楊杰把全部精力都投入到研究這套地層上。“我們找到的東西簡(jiǎn)直令人震驚，這些節(jié)肢動(dòng)物的標(biāo)本太漂亮了！那些神經(jīng)、那些腿簡(jiǎn)直栩栩如生，而且保存得特別完整！”

擒“蝦”記

經(jīng)過(guò)三年多的不斷采掘，剖面已被楊杰和學(xué)生們挖成了十多米高的陡崖。西面的化石富集層雖然已經(jīng)暴露，可覆蓋在上面的砂巖和泥土都已松動(dòng)，挖掘隨時(shí)都可能引發(fā)崖壁崩塌。為安全起見(jiàn)，他們只得爬上崖頂西側(cè)先挖出一段狹窄的空間讓人站穩(wěn)，再逐步拓寬慢慢清理?！拔覀償D在一起敲打剛挖開(kāi)的巖石，沒(méi)想到這給我們帶來(lái)了意外的收獲！保存精美的軟體大型雙瓣殼節(jié)肢動(dòng)物不斷出現(xiàn)，還有一種從未報(bào)道過(guò)的珍稀節(jié)肢動(dòng)物！”

后來(lái)?xiàng)罱芰嗌鲜宙€和地質(zhì)鍾，又爬上打到新節(jié)肢動(dòng)物的那一團(tuán)巖石處繼續(xù)挖。他小心地砸著巖石，白板，白板，還是白板！劈開(kāi)的巖石里連化石的碎片都見(jiàn)不到。身前的巖石砸完了，什么都沒(méi)碰到。他用十字鎬又釣了一些高處的巖石下來(lái)。放下十字鎬，開(kāi)始用地質(zhì)鍾隨手砸了一下落在腳前的巖石。灰黃色的圍巖中竟露出了讓人心跳的紅色，楊杰撿起來(lái)用放大鏡觀察并大聲叫喊：“出貨了！”。那是一個(gè)長(zhǎng)著一雙大眼睛的節(jié)肢動(dòng)物，在那套地層中還從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)這樣的標(biāo)本，“肯定是個(gè)新家伙！”楊杰一邊叫一邊將標(biāo)本遞給學(xué)生欣賞?！半S后我用放大鏡仔細(xì)觀察，我打到的是一個(gè)完整的小奇蝦！”

“奇蝦這種標(biāo)本，布爾吉斯打了整整一百年，只有兩塊完整的；澄江動(dòng)物群也采了將近三十年，完整的只有一塊。幸運(yùn)如我，竟然打到了不曾奢望的完整奇蝦標(biāo)本！”楊杰在這里發(fā)現(xiàn)了學(xué)名為“昆明澄江蝦”的原始節(jié)肢動(dòng)物，這是迄今已知最古老、最精細(xì)的腹神經(jīng)索系統(tǒng)化石。

石頭里碰神經(jīng)

“2013年我們?cè)凇禢ATURE》上發(fā)表了關(guān)于小石壩生物群生物種類的論文。我們當(dāng)時(shí)觀察到了化石中的神經(jīng)節(jié)，但好多人都不信服。因?yàn)槟菚r(shí)候觀察到的只有幾節(jié)，太少了。我們實(shí)驗(yàn)室專門研究節(jié)肢動(dòng)物的劉煜博士說(shuō)，除非你再給我找一塊標(biāo)本，神經(jīng)索是從頭貫穿到尾的，否則我就不信?！碑?dāng)時(shí)楊杰非常無(wú)奈，“化石保存有多難！我能看到幾節(jié)已經(jīng)很不容易了。你讓我挑一條從頭到尾的，幾乎是不可能的?！钡珵榱俗C明結(jié)論，楊杰把所有的標(biāo)本都拿出來(lái)繼續(xù)觀察。“當(dāng)時(shí)大概有三四百塊標(biāo)本，我一塊又一塊地仔細(xì)觀察。結(jié)果真的讓我捕捉到了一塊，從頭到尾貫穿得相當(dāng)好。石頭里的神經(jīng)節(jié)，每一段只有0.2毫米長(zhǎng)——說(shuō)得形象一些，就是把一粒米砸碎，碎掉的粉末差不多就是0.2毫米大小?！?/p>

剖這么精細(xì)的結(jié)構(gòu)，要屏息靜氣地用針尖慢慢碰觸圍巖，圍巖松動(dòng)后用吹氣球清除，然后再一次去輕輕碰……這些串珠一樣的神經(jīng)節(jié)，不像一般的標(biāo)本那樣是修或挑出來(lái)的，而是楊杰和學(xué)生們耐著性子慢慢碰出來(lái)的?！拔覀冎匦掳呀Y(jié)果送到德國(guó)。那邊的研究手段是熒光顯微鏡，他們不光能看到分節(jié)，還能看到神經(jīng)末梢。神經(jīng)到了末端，會(huì)分成小細(xì)絲狀的延伸出去，我們甚至連末梢結(jié)構(gòu)都看到了。這一下，全世界的科學(xué)家都承認(rèn)了！我們是全世界第一個(gè)直觀地看到了原始節(jié)肢動(dòng)物神經(jīng)節(jié)的！”

楊杰在自己的科研日記中寫道：“這是全世界第一次在頁(yè)巖化石中看到縱觀全身的節(jié)肢動(dòng)物腹部完整神經(jīng)索——應(yīng)該再也不會(huì)有第二塊了。

責(zé)任編輯：陳思