科技奖励大会获奖人风采录(二):高克勤教授

公元79年,维苏威火山爆发将庞贝城瞬间淹没,一千多年后的考古发掘中,庞贝城惊现于世,人们看到了一座罗马时代的城市。一亿多年前的一次火山爆发,为人类保存了一个蝾螈的“庞贝城”,高克勤教授发现了它—— 探密娃娃鱼的“庞贝城” ——记高克勤教授的“蝾螈类化石研究”   美国著名的哲学家、文学家亨利·大卫·梭罗曾经说过,一个湖泊、一个池塘就是一只洞察地球历史的眼睛。日前在我国河北凤山盆地和内蒙古宁城等地发现的恐龙时代的古湖泊就是这样的“眼睛”,是洞察地球历史中早期蝾螈类进化历程的“眼睛”。   在这些古湖泊的沉积地层中埋藏着一亿多年前古老的蝾螈类化石,其中宁城地区发现了我们俗称为“娃娃鱼”的大鲵类的最早化石记录。这些化石为研究早期两栖类动物的进化演变提供了至为关键的古生物学原始材料。   不久前,北京大学地空学院地质学系“长江特聘教授”高克勤博士和美国芝加哥大学的生物解剖学系系主任尼尔·舒宾教授就内蒙古宁城地区发现的蝾螈类化石进行了合作研究。2003年3月,国际权威学术刊物英国《自然》杂志破格以4个版面发表了他们撰写的题为《最早的冠群蝾螈类化石》的文章,并配以大幅图片展示宁城化石保存的精美绝伦。这在国际、国内引起了相当大的反响,知名媒体BBC、CNN、中央电视台、《文汇报》、《科学时报》等相继报道。2004年国家教育部科技委把这项研究成果评选为2003年度中国高等学校十大科学进展之一。   早在1998年,高克勤带领的野外考察队就在河北凤山盆地一块不足10平方米的化石沉积层中发现了500多件完整的距今约1.5亿年的蝾螈类化石。通过对这些化石的沉积埋藏进行分析,可以想象一亿五千万年前的那一幕图景:这里是群山环绕着的湖泊,一群群成年的蝾螈在水下或游或爬,后面尾随着不断嬉戏的小蝾螈……地壳运动引起的火山爆发打破了古凤山湖泊的宁静,漫天的火山尘埃一下子把这些在尽情享受自然的小动物闷在了池塘里……其后,火山灰把这个一亿多年前的灾难性事件用化石形式完整地保存到了今天。   这一发现被美国著名的《发现》杂志评为2001年度世界35个科技领域内100项重大发现之一,并以《金色池塘》为题介绍了这项科研成果。该刊引用了加拿大麦吉尔大学生物学家罗卜特教授对这个发现的评述——“在我们的梦想中,几乎没有人能够想象发现如此完美的化石记录。”   内蒙古宁城发现的蝾螈类化石比凤山蝾螈类化石的年代还要早,距今约1.6亿年。而且,这是目前唯一发现的恐龙时代的娃娃鱼科(隐鳃螈科)化石,把娃娃鱼这一珍稀动物的起源时间向前推进了1亿多年,为揭开娃娃鱼的进化之谜带来了新的希望。   这些重要的发现是有偶然性的。高克勤说,在1994年的一次学术交流会上,中国地质科学院的程政武教授展示了一些蝾螈类化石幻灯片,他被其中一张比较特别的图片深深吸引了。此后,这两位学者开始合作,在凤山发现了大量的蝾螈类化石。 其实,对早期蝾螈类化石的搜寻与发掘一直是潜心于早期两栖类化石研究的高克勤的致力关注之处,功夫不负有心人,他们相继在河北、吉林、辽宁、内蒙等地陆续发现了大量的蝾螈类化石。   据高克勤介绍,在现代生物学中,蝾螈类是研究生物解剖结构进化速率及进化形式的范例类群,它们在研究两栖动物起源进化方面有着重要意义。然而,在过去的两个世纪中,蝾螈类化石只在欧美有零星的发现和报道,缺少可靠的化石纪录,尤其是早期纪录,一直是蝾螈类进化史深入研究的一大障碍。   与世界其他地方的零星蝾螈类化石纪录相比,中国发现的化石时代早、保存完整、个体数目多、门类丰富,而且还包括成年体和幼年体不同发育阶段的标本。和青蛙一样,现代蝾螈也有从受精卵——蝌蚪——成体的一个发育变化过程。但是,大家并不知道古代的蝾螈是不是也有这样的一个变态过程,在这批化石中,可以发现变态和迟滞发育两种基本类型的标本。并且从这些保存完好的幼年和半成年的个体化石上,可以清晰地分辨出包括眼睛、外腮和胃中内容物等软组织特征,甚至连它们尾部的褶皱都依稀可辩。如此惊人的发现以至学界引用典故,把这个池塘称为蝾螈类的“庞贝城”。   经过详细研究和形态分析,高克勤把新发现的蝾螈类化石归入隐鳃螈科,认为它们与现生的大鲵——娃娃鱼有直接的亲缘关系。高克勤介绍说,隐鳃螈科包括三种现生类型,即俗称的中国大鲵、日本大鲵和北美隐鳃螈。其中大鲵属是最大的现生两栖类,其体长可达2米左右,体重可达近百公斤,在中国和日本都属于受保护的濒危动物。对现生蝾螈类分子生物学资料和形态学特征的综合研究显示,蝾螈的主要类群很早就开始分异演化。高克勤的发现揭示了早期蝾螈类进化过程中的一个重要事件,即最古老的两个科——隐鳃螈科和小鲵科的分化很可能是在侏罗纪中期于亚洲大陆发生的。   高克勤指出:“尽管现存娃娃鱼与这些新发现的化石相隔达一亿六千多万年,但二者在解剖结构和生长发育过程中并没有根本性的差异。”可以说,娃娃鱼就是名副其实的两栖类动物的“活化石”。   据高克勤介绍,北京大学现有的数百件标本,为今后的早期蝾螈两栖类化石研究积累了不可多得的第一手资料。目前,这一课题正在深入进展。

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