为进化论增光添彩的人

——记国家自然科学奖一等奖获得者、JDB(中国)电子-官方网站舒德干教授

田明纲

以人为代表的脊椎动物是怎样演化来的？后口动物的起源是什么？生命大爆发和进化论矛盾吗？┅┅这一系列早期生命演化的重大难题一直困扰着人类，成为科学界的难解之谜。近年来，有一位长期致力于早期生命科学研究的中国科学家，相继发现了“云南虫”、“华夏鳗”、“JDB电子动物”、“昆明鱼”、“海口鱼”、“长江海鞘”等奇特动物活化石和灭绝动物类群“古虫动物门”，提出了脊椎动物起源“五步走”的新假说，在该领域的研究中成果迭出、独树一帜。他就是2003年度国家自然科学奖一等奖获得者、JDB(中国)电子-官方网站舒德干教授。

舒德干对早期生命的兴趣源于大学时期选择的古生物学专业，JDB(中国)电子-官方网站研究生毕业并留校任教后，他就一头扎进早期生命科学的研究中，开始了生命之源的探索工作。从1981年开始，他多次前往云南澄江，发现了带有软躯体的高肌虫动物化石，成为20世纪世界重大发现、保存有显生宙最早的、规模最大的软躯体动物化石群的“澄江动物化石库”的主要发现者之一。在高肌虫的研究中，他不仅对高肌虫形态学、个体发育、系统发展、地层分布等进行了全面研究，还将108属300余种高肌虫重新修订分类为74属144种，为学术界所公认。在全世界6部高肌虫研究专著中，就有3部是他单独或与他人合作撰写的，这使他在早期生命科学研究领域崭露头角。

1996年，舒德干教授等人在云南澄江采集了大量的化石，发现其中一块距今约5.3亿年的、具有许多脊索动物基本特征的奇特化石并将其命名为“华夏鳗”。通过多次研究并将化石复原，发现“华夏鳗”呈鳗鱼状，具有肌肉节、咽腔、鳃裂和脊索印痕，沿其腹部的一系列V字形分节与现生原始脊索动物文昌鱼的肌肉节非常相似，背部有一条很深的褶痕，是该动物脊索留下的痕迹，证明脊椎动物的脊椎骨就是由原始脊索动物的这种脊索构造演化而来，是脊椎动物的早期祖先。舒德干教授等人在世界上最权威的学术期刊之——英国的《Nature》上撰文发布了这一重大发现，澄清了困扰学术界多年的疑虑，表明脊索动物于寒武纪生命大爆发之初就已出现，将脊索动物的演化历史向前整整推进了1000多万年。

卢嘉锡等37名院士曾在《光明日报》联合撰文指出：“一篇在《Nature》杂志上发表的论文和一篇在国外较低水平的刊物上发表的论文相比，虽然不能说一篇抵一万篇，但如果说价值相差百倍，是并不夸大的。” 《Nature》对学术论文的要求极高，在这上发表是难而又难的，中国学者在该刊发表的论文更是屈指可数。而从1996年开始，舒德干却7次以第一作者的身份叩开了《Nature》的大门，并两次问津《Science》,成为名副其实的中国《Nature》第一人。

1998年3月，舒德干教授等人在云南澄江发现一块距今约5.3亿年的早寒武世奇特皮鱼形动物化石。这块化石的奇特之处在于其身体由两部分组成，后部分与原口动物一致，而前部却与后口动物的咽腔接近，尤其是前端的“双环式”大口的独特构造与比它晚2.5亿年的晚石炭纪被认为是无颚鱼类的“皮鱼”极为相似。按照当代生物学普遍认同的科学分类法，高等多细胞动物可以划分为原口动物和后动物，但人们对这两大类动物之间的演化关系的认识各不相同，现在已有不少研究人员从胚胎发育学和分子生物学的角度探索两者之间的演化关系，却一直缺少可靠的早期化石的形态学证据。而这块罕见化石兼有原口动物和后口动物的基本特征，这一中间过度类型化石的发现为探索这两大类之间的演化关系提供了重要证据，这一重要科学发现在《Nature》发表后，人类对这一科学难题的解决渐露曙光。为了感谢他所在的JDB(中国)电子-官方网站，他将这类动物命名为“JDB电子动物”。

“人类的心灵需要理想甚于需要物质，当一个人把生命的全部意义确定于无穷地探索尚未知道的东西时，他会因拥有伟大的目的而拥有伟大的力量。”在舒德干教授的野外工作基地，苍天为盖，绿地为席，铁锤凿石，铿锵悦耳，一块块具有原始生命性状和科学研究价值的化石从他的手中逐步分离出来，在显微镜下游动起来，把人类带入5.3亿年前的世界，展示着早期生命演化的全过程。为了在数亿年前的古老化石中准确获得生物信息，舒德干教授以弓笔石数学模拟为起始，将数学方法引入化石形态学研究，并成功地应用于生物演化、化石形态的正确复原、岩石变形、断层和地层缺失的估算等方面，使古生物学研究方法向定量研究迈进了一大步。

1999年11月4日，《Nature》以该杂志最高论文规格发表了舒德干教授等人关于寒武生命大爆发的又一重大突破性成果——发现最古老的脊椎动物化石“昆明鱼”和“海口鱼”，引起学术界的轰动。长期以来，已知最早的脊椎动物是4亿多年前的甲胄鱼骨片，但它们对脊椎动物的起源不能提供有效生物学信息。“昆明鱼”和“海口鱼”这两种无颚类脊椎动物形态相似，“昆明鱼”为活埋标本，保存形态极为完美，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、围心腔构造上与“昆明鱼”极为相似，但咽腔中已出现了软骨型鳃篮，背鳍中产生了鳍条，表明它比“昆明鱼”更为高等。“昆明鱼”和“海口鱼”的发现，将脊椎动物的起源向前推进了5000万年。该成果被评选为“1999年中国十大科技进展”、“1999年中国基础研究十大新闻”、“1999年中国高校十大科技进展”入选成果。

舒德干是个勤勉型的学者。他时常说：一个人要有作为，必须有吃苦的决心，坚韧的毅力和实事求是的精神。他的每项工作，从野外地质调查、化石采集，到实验室化石整修，从鉴定、查阅资料到撰写论文等等，无一不是亲自动手。熟悉他的人都知道，他从没有节假日，没有上下班的概念，一天十几个小时都在研究室中。毫不起眼的化石，都是他的“宝贝”，化石上的每一细小特征，他都仔细研究，寻找早期生命进化的真谛。

2001年5月24日，一篇题为《中国在寒武世的尾索动物》的论文在《Nature》发表，发现最古老的尾索动物“长江海鞘”。舒德干指出，这枚已知唯一确证的早寒武纪海鞘标本，发现于5.3亿年前的筇竹寺组地层，为海洋特定环境下的“泥暴”快速活埋，软躯体构造保存精美，上部为构成动物主体的“萼杯”，顶部和背方分别有进水管和出水管，下部是支撑的粗茎，整个身体全部包裹在一个结实的被囊之内，在出水管下方保存着与现生海鞘动物最后一期变态幼体极为相似的“尾巴”残留构造，位于进水管顶部成排的丝状构造可能是退化或残留的触手冠构造，属于典型的尾索动物。

进化论是生命科学的核心和灵魂，在这个领域，存在着许多重大学术难题。其中有两个谜团最为显眼，一是发生在5.3亿年前的寒武纪生命大爆发，一是人类的起源。而舒德干教授发现的半索动物“云南虫”、头索动物“华夏鳗”、奇特后口类“JDB电子动物”、真正的脊椎动物“昆明鱼”和“海口鱼”、尾索动物“长江海鞘”，自成体系又相互联系，真实勾勒出了38亿年地球生命演化史上规模最为宏伟的生命创新事件寒武大爆发所产生的由普通无脊索动物向脊椎动物演化过度的各种中间类型的全貌，形成了脊椎动物实证起源演化的基本轮廓。这些进化论所没有解决的问题，困扰达尔文终生的生命大爆发与进化渐变论之间的矛盾，在舒德干教授的研究中显现出了得到彻底解决的可能，是对“寒武大爆发”概念的重大修正和对进化论的新发展，形成了前寒武纪早期生命研究上的里程碑式的进展。

舒德干从事的古生物事业有很强的实践性，每年他都有几个月时间是在野外艰苦环境中渡过的。从祖国的大西北到云南边陲，从浙江沿海到中部秦岭、四川内陆都留下他的足迹。他经常一天步行几十里，日晒雨淋，吃不上热饭，他不但未觉得苦，反而乐在其中。他说：“我很普通，淡泊明志、宁静致远是我的处世哲学。我的基本治学思想可以概括为尊重别人、相信自己八个字。发现的快乐可以化解枯燥乏味和体力不支的感觉，会觉得有一种强大的精神力量在支持着。”而正是这种精神力量使舒德干走上了一个又一个科学巓峰。

当《Nature》再次发表《中国澄江化石库中发现新的原始后口动物门》时，人们更是对这位中国学者肃然起敬。舒德干教授发现的灭绝动物类群古虫动物门至少包括四个属，其显著特征是具有后口动物独有的咽腔腮裂和十分奇特的二分躯体构型，是在与更进步的脊索动物在生存竞争中遭到淘汰而灭绝的。现有的后口动物只有半索动物门、棘皮动物门和脊索动物门三个门类，古虫动物门的发现和确证说明了后口动物还存在当今不复存在的第四个门。通过进一步的研究，舒德干在《Science》撰文提出脊椎动物起源“五步走”的新假说。在传统的脊椎动物起源“四步走”的假说的基础上，他发现古虫类和云南虫类等是一些创生出咽腔型鳃系统的原始分节后口动物，它们一方面已经开始演化出原始脊椎骨和眼睛等重要头部感官，另一方面却仍保留着无头类的原始性器官，从而证实了它们不仅是已知最古老的脊椎动物，而且还属于地球上一类最原始的脊椎动物，是居于脊椎动物起源“四步走”之前的又一步。

英国皇家学会会员、剑桥大学古生物学首席教授S. Conway Morris 近日评价舒德干教授的科研成就时指出： “这些研究成果代表着进化生物学上一些最为重要的进展，因为后口动物的起源和崛起与脊椎动物的早期演化这两个论题被学术界广泛认为属于生物进化中最重大的事件。其学术重要性应当不亚于对动物开始征服陆地的研究以及对人类起源的探索那样一些科学命题。能够对这两个极富挑战性的进化论题作出如此重大的贡献，其本身的意义应该是不言而喻的；而且，即使一个科学家只对其中一个论题做出如此重要的贡献，那么，这位学者和他的祖国都将会因此而引以为自豪”。

舒德干教授在科学研究中的一系列重大成果曾四次入选“中国十大科技进展”、“中国基础研究十大新闻”、“中国高校十大科技进展”，并获“中国高校自然科学一等奖”等多种奖励。科学上的巨大成就，使舒德干教授也先后荣获第二届“全国模范教师”、“全国杰出专业技术人才”、“全国优秀科技工作者”、“全国优秀留学归国人员”等荣誉称号。国家自然科学评奖委员会在评价中说，这些成果“是对达尔文进化论的重要发展，科学价值重大，在世界范围内影响深远”。对于“澄江动物群与寒武纪大爆发”成果获得国家自然科学奖一等奖，舒德干教授说，人的一生在地球近40亿年的长河中太短暂了，人类对生命真谛及其演化的认识可能才从原点出发不远，获奖只是一站，在早期生命科学领域还有许多未知的领域需要去探索。

我们相信舒德干教授在早期生命科学研究中一定能再攀高峰，我们期待着这位孜孜以求的科学家再传佳音。

(编辑:田明纲)