半个多世纪前,年轻的张弥曼为解开四足动物起源的谜团,付出了艰苦的劳动。如今,已是耄耋之年的她,仍然在古鱼类研究领域进行着不懈的探索。
2018年3月,联合国教科文组织将“世界杰出女科学家奖”授予中国古鱼类学家张弥曼,以表彰她对水生脊椎动物向陆生动物演化过程的研究成就。
图注:张弥曼(中)在“世界杰出女科学家”颁奖典礼上
青年时代,结缘杨氏鱼研究
在北京的中国古动物馆的肉鳍鱼类展区,陈列着一具看上去非常复杂的蜡质模型。如果仔细观察,人们会发现这其实是一个鱼类的头骨,只是被成比例地放大,以便让研究者能看清更多的细节。它见证着一种如今已经几乎消失的研究方法,还有半个多世纪前张弥曼在遥远的瑞典完成的一项开创性的研究。
从查尔斯•达尔文写作《物种起源》的年代开始,所有的更为高等的脊椎动物,都起源于某一类“勇于登上陆地”的鱼,逐渐成为生物学界的共识。根据史前鱼类和两栖动物化石提供的线索,人们认为肉鳍鱼类中的总鳍鱼是当年的“开路先锋”。这是因为,我们今天所见的大部分鱼类都属于硬骨鱼类,身体里的骨骼都已经完全骨化,而绝大部分现代的硬骨鱼类属于辐鳍鱼类,鱼鳍里没有中轴骨,而是由辐射状的鳍条所支撑;但也有很少一部分硬骨鱼类需要归入肉鳍鱼类的范畴,它们的鱼鳍不是直接连在身体上,而是通过一个像小胳臂的结构与身体连接。古生物学界认为,这个结构与现代陆地脊椎动物的四肢存在演化上的承接关系;对孑遗至今的肉鳍鱼类,比如拉蒂迈鱼的研究,也支持这样的结论。
图注:张弥曼家庭旧照
但孑遗至今的肉鳍鱼类,还包括了能够离水生活一段时间的肺鱼。那么,究竟是肺鱼和四足动物的关系更接近,还是总鳍鱼类和四足动物更接近?
为了揭开四足动物祖先的“身世之谜”,张弥曼对自己的化石标本进行了连续磨片。因为每一张蜡模都必须完美地显示细节,所以手工绘图环节就需要捕捉标本上所有的细节,画一张稍微复杂一些的图就需要10多个小时。那段时间,她每天晚上只能睡四五个小时。渐渐地,博物馆里的人都知道这个中国女人“不睡觉”。于是,有人给她搬来躺椅;有人在她桌上放一束鲜花以表达敬意。经过持续两年的艰辛劳动,这件长度只有大约28 毫米的化石,被转换成了540 多张厚度不到1 毫米的蜡模!
图注:张弥曼(右)与导师雅尔维克在一起
当这些蜡模被叠加起来的时候,张弥曼看到了一个震撼古生物学界的事实。按照当时的分类方法,先驱杨氏鱼被归入总鳍鱼类。瑞典的古生物学家们认为,它应该有一对内鼻孔,那是鱼类“登陆”时学会呼吸的关键构造。但张弥曼仔细观察了蜡模,却没有找到内鼻孔。由于她的工作无可挑剔,古生物学界开始重新思考内鼻孔的起源问题。
图注:张弥曼(右5)在瑞典进修期间与老师和同学合影
此后,全球古生物学界围绕张弥曼的工作,对四足动物的起源进行了深入的探讨。到1995年,古生物学界普遍认同了她的观点,认定肉鳍鱼类起源的中心地区不是欧洲和北美,而是中国云南曲靖。
薪火相传,接力棒交给年轻人
我们常常将中生代称为“恐龙时代”,是因为最早一批恐龙诞生于距今2.25 亿年前的三叠纪晚期;到距今6500万年前白垩纪结束时,除鸟类之外的所有恐龙全部绝灭。因此,纵观中生代的三叠纪、侏罗纪和白垩纪这3个地质时期,恐龙在大部分时间扮演着重要的角色。而在中生代之前的古生代,古生物学界通常将距4.15—3.6 亿年前的泥盆纪称为“鱼的时代”,因为鱼类在这一时期极为繁盛,演化出丰富的种类,是学术上的“富矿”。
但张弥曼认为:“没有我挡在前头,年轻人就能得到最好的化石,没有顾虑地更快上一线,支撑起(古鱼类)学科的发展。”于是,在十多年前,她将自己做了很长时间的泥盆纪鱼类研究,交到了学生朱敏手上,自己则转向了新生代(距今6500万年前至今)鱼类的研究。
很快,在张弥曼的支持下,年轻人就有了成绩。2006年,在她70 岁生日之际,朱敏将自己的一项重要发现命名为晨晓弥曼鱼,以感谢她的传道授业之恩。3 年之后,朱敏在《自然》杂志上发表了引起全世界轰动的成果,即对一种名为梦幻鬼鱼的史前鱼类的研究。
图注:张弥曼(右)在向学生介绍研究内容(2018年摄)
梦幻鬼鱼是一种生活在泥盆纪之前的志留纪的晚期,距今大约4.19 亿年前的鱼类。它的发现,正如“鬼才”通常另辟蹊径解决问题一样,为古生物学界探索鱼类进化史指明了一条新路,使关于辐鳍鱼类和肉鳍鱼类分化时间节点的假说一锤定音。
而在新开辟的新生代,张弥曼同样满怀热情,而且继续取得重大发现。几年前,张弥曼与合作者研究了一种长着异常粗大骨骼的鱼,并将它命名为伍氏献文鱼,以纪念著名鱼类学家伍献文院士。
耄耋之年,仍保持开放心态
对先驱杨氏鱼和伍氏献文鱼的研究,无疑是张弥曼学术生涯中的高光时刻。在60年的科研履历中,她与古生物学领域可以说是“先结婚后恋爱”。
在获颁“世界杰出女科学家奖”之后,张弥曼回忆说,她的父亲张宗汉是医学生物学专家,在神经生理代谢领域卓有成就。因此,张弥曼少女时代的理想,便是成为医生。但在新中国成立初期,国家号召青年人选择一些国家急需而且基础薄弱的领域,比如与勘测和开发矿产直接相关的地质学。
于是,她报考了北京地质学院(今天的中国地质大学北京校区),又在1955年前往苏联的莫斯科大学学习古生物学,因为对古生物的研究有助于寻找化石燃料,比如石油和煤炭。虽然她当时对古生物学一无所知,却带着一颗求真求实的心走进了古生物学领域,而且越来越发现这个领域非常有意思,便坚持下来直到今天。
张弥曼常常说:“到了我这个年纪,做什么项目都行,都可以试试看。”因为她已经不再需要更多的名利,来为自己锦上添花,而是更应该从事一些开辟新研究领域的工作,为新一代研究者奠定更好的起点。虽然她在合著论文上很少署名,但继承了她研究工作的学者们,都深知她以往那些工作的开创性价值。
正如联合国教科文组织在颁出“世界杰出女科学家奖”时,给她的颁奖词所言:“张弥曼仍在继续她的研究,永远坚定地探索着人类的起源,勘测那些在地球和时间中旅行的鱼。”