寻觅地球远古生命揭示奥秘和演化历史

　　“生命就像一部既没有观众又没有剧本的大戏，它从不停顿地演绎了数十亿年。”对于现代古生物学和地层学国家重点实验室主任朱怀诚研究员和其他20多位科学家来说，“寻觅地球远古的生命就是我们的任务，这是比神话故事更加迷人的科学。”他们研究的对象是各种地质时代中的生物化石，所揭示的是远古生命的奥秘和生命演化的历史，是一个生命进化过程中的真实而又神奇的故事。

　　古生物学和地层学领域的中国唯一

　　“在古生物学和地层学领域，我们是唯一的国家重点实验室。”朱怀诚告诉记者，实验室的前身是中国科学院1989年批准建立的中国科学院开放实验室。依托中国科学院南京地质古生物研究所，利用我国得天独厚的丰富化石资源，实验室对具有重大意义的古生物学、地层学关键问题进行了科学探索和理论总结。”

　　过去五年来，在科技部、国家自然科学基金会和中国科学院等的支持下，实验室瞄准本学科领域的国际前沿和热点，在地球生命史及年代地层等方面开展了国际前沿领域的研究，直接参与了该领域的国际竞争与合作，培养出一批优秀青年学者和学术带头人。现在，实验室已经形成以年轻科学家为主体、老中青相结合的精干的科研队伍。其中，中科院院士3人、国家杰出青年基金获得者3人，国家自然科学基金委“创新群体”1个。在2000年和2005年国家重点实验室评估中，两次被评为优秀。

　　一系列科学发现震惊世界

　　“经过多年的发展，我们实验室已经成为一个在国内有强大吸引力、在国际上有重要影响的古生物学和地层学研究基地。”说起实验室，朱怀诚研究员的话语里充满了自信。的确，在最近几年里，实验室取得了一系列震惊世界的科学发现，为人类探索生命演化史中的几个关键阶段作出了重大贡献，先后有13篇论文在《科学》、《自然》等国际权威学术刊物上发表。其中澄江动物群与寒武纪大爆发的研究成果在2003年获得了空缺多年的国家自然科学奖一等奖。

　　生命起源与早期演化是当今科学界最为关注的前沿领域之一，广泛涉及地球科学及生命科学的许多重大疑难问题。“澄江动物群”是世界上已知最古老、最具多样性的动物群，它蕴含着揭开生命早期演化与“寒武纪大爆发”奥秘的大量信息和重大线索。这次大爆发是生物演化进程中规模最宏大、分类等级最高、影响最深远的适应辐射事件，不仅无脊椎动物门级代表几乎都已诞生，更为惊喜的还出现了高等脊索动物。陈均远研究员等首次在云南昆明海口寒武纪早期帽天山页岩中发现了毛颚类化石，为“寒武大爆发事件是现代生物多样性和动物基本体制起源的伟大起点”这一科学推测提供了新的科学依据。论文于2002年10月发表在《科学》杂志，引起了国际同行和众多媒体的极大兴趣和广泛关注。之后，他们再接再厉，进一步运用分支分析的方法研究海口虫与脊椎动物、脊索动物的亲缘关系，进一步提出海口虫是处于无脊椎动物向脊椎动物过渡的“消失了的中间环节”。

　　2004年6月，陈均远研究员在《科学》上公布了又一重大科学发现，即迄今最古老的两侧对称动物化石——贵州小春虫在瓮安生物群中被发现，这一成果对于破解真体腔动物的起源之谜提供了重要线索，因为地球早期生命从辐射对称到两侧对称的演化是生命进化过程中的一个重大事件，它意味着一系列遗传基因的重要创新，并由此促进生命的形态、行为向更加复杂的阶段快速发展。

　　在地史时期生物起源、辐射、灭绝与复苏的研究方面，由戎嘉余院士主持的国家973项目，也取得了许多突破性进展。项目组成员在古生物学和同位素地球化学等资料综合分析研究基础上，提出了古生代和中生代之交（距今2.5亿年）的生物大灭绝是爆发性的，动摇了过去分期灭绝的观点。这一研究成果在2000年7月发表于《科学》杂志。他们提出超级大灭绝发生的原因可能受大规模火山喷发、地外物体撞击等突发因素驱动，这对解释地球生命超级大灭绝和对人类全面地认识地球生命演化历史具有重要意义。另外，“热河生物群的演化与环境演变研究”和“热河生物群综合研究”在鸟类、兽类和被子植物的起源与早期演化、访花昆虫与被子植物协同演化等方面也取得了一系列重大突破，对于解决中国陆相侏罗—白垩系的界线，探讨东亚中、新生代古气候和古环境变迁，以及现代气候、环境演化趋势的研究，都具有重要的科学意义。

　　在全球地质年表上楔上中国“金钉子”

　　全球界线层型研究是全世界地质学家共同参与的一项地学领域最基本的立典性工作，目标就是要建立一个全球统一的地质年表、一个标识地球各种物质和生命过程的、精确的时间标尺。

　　这种“共同语言”包含有101个年代地层界线点，即全球界线层型剖面和点（俗称“金钉子”），“金钉子”一经确立就成为“法定”的全球对比标准。因此，长期以来，各国地质学家都在尽自己的最大努力建立这样的“国际标准”。“金钉子”的形成是地学各领域综合研究的精华，“金钉子”的确立体现出一个国家地学研究的综合实力和水平，代表国家的荣誉。

　　实验室的陈旭院士及其研究集体经过多年的潜心研究和广泛的国际交流与合作，获得了我国在世界上的第一个“金钉子”———奥陶系达瑞威尔阶的全球界线层型，这也是国际奥陶系内部界线的第一个“金钉子”。金玉玕院士及其课题组经过多年的努力，终于使2000年公布的《全球年代地层表》上出现了以中国的剖面作为标准的名字———“乐平统”（包括长兴阶和吴家坪阶）。他主持的新一代国际二叠纪年代地层系统将“乐平统”作为国际二叠系上统的标准层序，结束了国际地质年表中没有我国学者建立的地质年代单元的历史。

　　2003年9月，经过6个国家的激烈竞争，实验室彭善池研究员领导的课题组在寒武系首个“金钉子”的竞争中夺魁。他们从1992年起，通过对湖南省西北部花垣县排碧乡寒武纪地层剖面精细的生物地层学和地球化学等的综合研究，确立了作为全球标准的一个“统”级单位和一个“阶”级单位，并分别以我国地名命名为“芙蓉统”和“排碧阶”，同时还确立了这两个单位共同底界的“金钉子”。

　　瞄准世界前沿和国家需求

　　“在获得了国家自然科学基金委员会‘创新群体’的资助后，我们把目光更多的放在了国际前沿领域，并加强了国际合作的力度。”朱怀诚告诉记者，在稳定的资助下，实验室加大了野外工作力度，开始尝试采取完全新鲜、连续的样品，在浙江长兴煤山剖面建立了“钻取岩芯”的项目，在国际上产生了很大的反响，吸引了美国麻省理工学院、哈佛大学、美国国家地质调查局等多个国家优秀的科学家参与，展开了天外撞击证据盲测等研究，将对全面揭示泛大陆时期中国和全球性生物灭绝过程和环境演变起到借鉴和启示作用。

　　实验室还确立了分子古生物学的前瞻性研究方向。这是古生物学与生物学和地质学的交叉领域，是一个新的边缘学科生长点。它主要任务是发掘地质时期的古DNA、氨基酸等分子化石，研究其保存规律，将古生物化石记录与现代分子生物学数据紧密结合起来，探讨生命演化进程，计算演化速率，探讨重要生物类群起源的时间。

　　在对具有重大意义的古生物学、生物地层学关键问题进行探索研究和理论总结的同时，实验室也一直注重发挥自身的优势，积极投身国民经济主战场，为国民经济建设及社会发展作贡献。朱怀诚研究员主持的研究群体从“七五”、“八五”到“九五”连续参与和主持了国家重点科技攻关项目“塔里木盆地石油天然气勘探”有关专题研究，在塔里木盆地古生代和北方石炭—二叠纪古生物学和生物地层学研究中取得了一系列突破，填补了该区地层研究的许多空白。对于将来的研究方向，朱怀诚告诉记者，实验室将从古生物门类的研究入手，对中国及其邻区重大地质历史时期古生态系、生物古地理和古气候等一系列关键问题进行深入探讨和系统总结。这一领域的研究成果，对于能源和矿产资源的勘探与开发亦将具有全局性的指导意义。