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张弥曼:一路追寻“鱼到人”的足迹

财经

2019-03-08 10:39

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”。

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。”

作者:刘尤罕

本文内容经中国科协常委会女科技工作者专门委员会和中国女科技工作者协会授权,原文出自《大美•中国女科学家》。