龍蝦賞飯吃!8年1篇《科學》,他們咋「開竅」的

中國科學報 發佈 2024-03-16T03:24:53.856338+00:00

文 | 《中國科學報》 見習記者 徐可瑩2015年,在位於貴陽市與龍里縣交叉帶的一處小山坡上,博士研究生代旭驚呼一聲。他的地質錘敲出了一塊化石,上面的生物形態他從未見過。導師宋海軍聞聲趕來,竟也摸不准上面的肢體碎片屬於哪種生物。

文 | 《中國科學報》 見習記者 徐可瑩


2015年,在位於貴陽市與龍里縣交叉帶的一處小山坡上,博士研究生代旭驚呼一聲。他的地質錘敲出了一塊化石,上面的生物形態他從未見過。導師宋海軍聞聲趕來,竟也摸不准上面的肢體碎片屬於哪種生物。


8年後,這對師生終於弄清了其中的真相,並分別以通訊作者和第一作者的身份,將成果發表在《科學》上。


宋海軍和代旭來自中國地質大學(武漢)生物地質與環境地質國家重點實驗室。他們團隊聯合中科院等多家國內機構及法國、加拿大、瑞士等國外機構的研究人員共同完成了這項研究。


在約2.5億年前那次生物大滅絕中,海洋中超過80%的物種被抹除。學界普遍認為,遭受如此極端破壞的生態系統,其復甦及重建至少需要幾百萬年,甚至上千萬年。然而,宋海軍團隊基於8年前在貴陽市周邊發現的特異埋藏化石庫,首次證明也許在大滅絕後僅百萬年,海洋生態系統就已經恢復了生機。




「龍蝦賞飯吃」


用宋海軍的話講,能取得這樣的成果,實屬是他們「運氣好」,是「龍蝦賞飯吃」。


發現化石的那一天,對野外挖掘經驗豐富的宋海軍而言,只是日常工作的普通一天。但看到代旭手中那塊奇怪的化石後,宋海軍心裡咯噔一下:認不出來,可能是遇到好東西了。所有人都變得興奮起來,發現一塊好東西,就意味著可能出現一群好東西。


果不其然。經過初步鑑定,那塊化石中鑲嵌的是龍蝦肢體碎片。而且宋海軍判斷,他們此次發現了一個較為完整的中生代生物群。隨後的挖掘發現,裡面有龍蝦、原蟹這樣的節肢動物,有接近一米長的魚,有較為常見的菊石、雙殼,還有好幾類微體生物,如有孔蟲、放射蟲等。特別是放射蟲這種矽質生物,它的發現具有特殊意義。


對於二疊紀-三疊紀之交的這次生物大滅絕,科學界存在一種假設,認為此次生物大滅絕導致地球上的生物矽不再沉積,即所謂的「矽缺失假說」,那麼海洋中就不可能存在生物矽沉積。而倘若宋海軍及其研究團隊通過鑑定分析確定放射蟲化石形成的時間和地理分布,就能為生物大滅絕後的生物矽循環提出新認識。


最終的鑑定分析結果表明,宋海軍他們發現的貴陽生物群共有12個綱19個目40多個種,實現了營養級全覆蓋。這其中包括人類迄今發現的最古老龍蝦。儘管宋海軍稱其為「運氣」,但不可否認的是,團隊能夠發現這樣的「寶藏」化石庫,是偶然中的必然。就宋海軍自己而言,入行近20年,他在華南一帶從事野外考察工作已有15年之久。


40歲,日日新


地球科學與其他自然科學不同,沒有清晰的線條可依,像一團未知的混沌。以現代世界的思維及技術手段,透過億萬年的滄海,去捕捉地球前世的真相,是一件既刺激又無力的事情。


因此,儘管化石群的發現是整個研究的起點,但往後一系列綜合性鑑定分析工作,才是耗時耗力的難點。


此次發現的生物群多達12個綱,需要集合全世界頂尖學術力量,才能徹底揭開這個化石庫的神秘面紗。為了更好地鑑定化石群中的魚類化石,他們同中科院古脊椎動物與古人類研究所和國外分類學專家進行了合作。


此外,化石的成像及定年也是個難題。這項研究中,宋海軍團隊使用先進的元素成像技術,藉助化石中的化學信息成像,研究化石屬性。同時,為了更精確地實現定年,研究團隊從化石群所在地層中的火山灰里找到了鋯石,送往加拿大及瑞士的兩個國際頂尖實驗室,進行鋯石高精度定年。


將來自各方的實驗結果取回放在一起進行證據比對的時候,是宋海軍記憶中最緊張也最幸福的時刻。倘若證據之間存在衝突、無法相互支撐,就證明前期的實驗失敗。好在令人興奮的結果出現了,證據比對成功。他們的推測是正確的。


這項成果是宋海軍第一項發表在《科學》上的研究成果。而他剛剛步入40歲,進入了一個科研工作者的「當打之年」。2022年底,他獲得了第17屆中國青年科技獎特別獎項。近5年,他和團隊的研究成果曾三次入選「中國古生物十大進展」。


跨過40歲的門檻,宋海軍認為自己迎來了一個新的起點。「科學探索是沒有邊界的。伴隨著在這個領域的不斷深入,我越發感覺自己未知的東西太多了。之後,我會把它作為一個新的起點,進一步拓展新的科學問題。」


「入行近20年了。我記得最開始對地質學的興趣,僅僅是能拿著錘子敲石頭。但現在我對它的熱愛,已經逐漸轉化為能夠解決新的科學問題。時至今日,思考並解決新問題,已經成了我每一天的習慣。再做些容易取得的重複性成果,我覺得沒意思、提不起興趣了。我想不斷嘗試做些新東西、提出新問題。這就是我走到現在思想上最大的轉變。」宋海軍說。


石頭是如何開竅的


一塊化石要被用作科學研究,需要把它混沌的、無用的圍岩部分剝離出去,只留下能揭示真理的核心「竅門」。研究者也一樣,是需要「開竅」的。


宋海軍的「開竅」時間比較早。從小他就喜歡動手,因此在高考後填報志願時,他選擇了外出機會多、實踐性較強的地質學,並順利被中國地質大學地質學基地班錄取。他清楚地記得,開學後第一門專業課是中科院院士殷鴻福親授的《普通地質學》。聽完這堂課後,他更加堅定了從事地質學研究的信念。「和我想像中的地質學一模一樣!」


20年前的學生,能夠擁有課外科研的機會並不多。但宋海軍除了傳統的課堂研習外,總想「找點事情做」。於是,從大一下半學期開始,他就在導師童金南教授的指導下參與了一些課外科研。


彼時,童金南正在參與殷鴻福牽頭建立「金釘子」之後的工作,主要研究二疊紀-三疊紀之交的生物及環境演變。這讓宋海軍從側面初步建立起對地球生物學的懵懂認知並產生強烈興趣,為他以後進入該領域打下了基礎。


宋海軍認為,自己一路走來,最大的竅門是興趣。而本科階段找到興趣所在,是他科研生涯的關鍵轉折點。在此之前,他算不上一名勤奮的學生。但自從進入地球生物學的探索領域,他便萌生出了一股抑制不住的衝動,比從前賣力許多,卻渾然不覺疲倦。


巧的是,此項研究成果的第一作者代旭,經歷了同導師一樣的「開竅」過程。本科期間,代旭的專業是資源勘查工程。他選了一門通識課《普通地質學》,主講老師是宋海軍。多年前的一幕似乎重演了,只不過那時宋海軍坐在台下,台上是殷鴻福。


後來,代旭在宋海軍的引導下,進一步發掘出自己對古生物學研究的濃厚興趣,並在攻讀博士學位時,選擇了古生物學與地層學方向,同時進入宋海軍的實驗室工作。


無論是宋海軍自己還是他的學生代旭,在科研路上所獲得的一切成績都脫胎於興趣。這也是宋海軍本人對於人才培養最大的「竅門」。

關鍵字: