揭示寒武纪大爆发奥秘的人——哈里·惠廷顿（1916—2010）

无 方

揭示寒武纪大爆发奥秘的人
——哈里·惠廷顿（1916—2010）

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2010年8月5日，在倍受科学界推崇的英国《自然》（Nature）杂志上刊登了美国耶鲁大学地质和地球物理系与碧波地自然历史博物馆（Peabody Museum of Nautral History） 的布里格斯 （Derek E.G.Briggs）在“NEWS&VIEWS”栏目中撰写的一篇关于哈里·惠廷顿（Harry Whittington）的讣告。文题之下是一行概括性的表述——“揭示布尔吉斯页岩非凡动物的古生物学家”。

熟悉早期生命历史研究的人对哈里·惠廷顿这个名字一定不会感到陌生。但圈子之外，大多数人对惠廷顿的了解想必就十分有限了。惠廷顿到底是何许人，请允许我慢慢道来。

在顺着地球历史追溯生命演化的过程中，古生物学家发现在世界各地5.4亿年前寒武纪初期的地层中，突然出现了丰富的动物化石记录，而在更加古老的地层中却很难找到动物的踪迹。古生物学家将这一现象称之为“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武纪大爆发”。现代进化理论的奠基者之一达尔文，也曾对寒武纪海洋动物的突然繁荣深感困惑，他用生命记录的不完备性来解释这一现象。此外，他还在其1859年出版的《物种起源》一书中不无忧虑地写道，“这件事情迄今为止尚无办法解释。所以，也许有人恰好可以利用这个实例来反驳我提出的演化观点。”

随着时间的推移，到了20世纪初，美国古生物学家沃克特在前人工作的基础上在加拿大洛基山脉的布尔吉斯页岩中，发现了大量奇特的、保存完美的动物软体化石。布尔吉斯页岩形成于5.13亿年前的寒武纪中期，这里大量精美化石的发现为解读寒武纪大爆发之谜提供了重要的线索。然而，由于当时的认识水平、知识积累程度和技术手段有限，沃克特对许多布尔吉斯页岩生物的认识存在着偏差。尽管在沃克特进行了初步的研究描述之后，又先后有三个机构到该地区进行过研究和化石采集，但这个动物群却一直没有引起学术界的重视。

1966年，加拿大地质调查局的考察队又到此地寻找三叶虫和研究地质背景，而当时正在美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学比较动物博物馆工作的哈里·惠廷顿也受邀参加了此次调查研究工作。他们在这里又发现了许多奇异的新化石标本，惠廷顿凭借自己深厚的学术素养和敏锐的洞察力，立即认识到这个动物群的重要性。随后惠廷顿从马萨诸塞的剑桥转到了英国剑桥大学，与大卫·布鲁顿（David Bruton）和克里斯·休斯（Chris Hughes），带领两个研究生德里克·布里格斯（Derek Briggs）和西蒙·康威·莫里斯（Simon Conway Morris）对布尔吉斯页岩化石重新进行了一系列深入的研究，从而改变了以前人们对寒武纪生命的一些看法。

同今天地球上的情况一样，在寒武纪时期节肢动物也是多样性最高的动物类群，惠廷顿理所当然地选择了这个动物群中最常见的节肢动物马尔三叶形虫（Marrella）作为第一个研究目标。惠廷顿在加拿大地质调查局以及沃克特采集的数千块标本中选择了保存最好的进行研究。他和他的团队辛勤工作，运用传统方法在布尔吉斯页岩化石的研究中取得了显著成果。他们利用改进的牙医钻清除围岩，呈现出标本被围岩包住的部分，通过投影安装在双目显微镜上的描绘器进行化石投影绘图，并运用各种照相技术对标本进行全方位的照相。实践表明，研究不同角度保存的标本非常有助于恢复这些扁平化石的三维立体结构。惠廷顿为人宽容、待人和善、颇具风范，大力支持学生的工作并鼓励他们独立进行研究，他的学生都受到了他慈父一般的关怀照顾。

随着研究的深入，一幅更加完整的寒武纪生物群落面貌图从布尔吉斯页岩中恢复出来。惠廷顿发现一些难以归入到现生类群中的古怪类型，例如欧巴宾海蝎（Opabinia）和奇虾（Anomalocaris）。在1972年的一次研讨会上，当他展示欧巴宾海蝎初步的复原图时，欧巴宾海蝎奇怪的样子（一个长鼻、五只眼，像翼一样的附肢和舵一样的尾巴），引发了底下听众的哄堂大笑。

最初，沃克特将布尔吉斯页岩化石大部分都归入了现代门类中，认为是现代各大类群的祖先种类。这样的观点在很长的时间内一直为大多数古生物学家所接受，从沃克特死后一直到20世纪60年代，虽然很多研究者根据沃克特最初的描述对布尔吉斯页岩动物化石进行过一些讨论，但始终没有引起人们特别关注。正是惠廷顿等人的研究成果让我们知道寒武纪很多生物与现代的不尽相同，它们可能要归入到已经灭绝的纲中。斯蒂芬·杰·古尔德（Stephen Jay Gould）据此甚至在其畅销书《奇妙的生命》中大力宣扬自己有关生命进化中历史偶然性具有决定作用的观点。后来，保存精美的寒武纪动物在世界其他地方陆续被发现，著名的有中国云南的澄江和格陵兰北部的西里斯帕西特（Sirius Passet），使得我们对于寒武纪生命大爆发有了更进一步的认识，而且还在不断的深入。

惠廷顿是一个非常有才华的人，其实他在开始研究布尔吉斯页岩生物之前，就已经是国际顶尖的三叶虫专家了，做出了许多开创性的工作。

惠廷顿成长于英国的伯明翰市，在伯明翰大学读博士的时候对早古生代的地层和化石产生了浓厚的兴趣，并用毕生的精力去研究。他绘制了威尔士北部伯温山（Berwyn Hills）的地质图，根据腕足动物和三叶虫确定了地层的时代。1938年，他在国家奖学金（Commonwealth Fellowship）的资助下到位于美国康涅狄格州纽黑文市的耶鲁大学碧波地博物馆（Peabody Museum）工作，在这里他致力于三叶虫的研究，特别是奥陶纪地层中的代表性类群——三瘤虫（trinucleids）。惠廷顿着迷于在化石形成期间，三叶虫外部的形态细节被硅（silica）所取代的现象。硅化的标本不需要从岩石中采集，用酸溶解掉灰岩就可以分离出来，化石能完整无缺的保存下来。

1940年，惠廷顿在离开耶鲁之前与美国人桃乐茜·阿诺德（Dorothy Arnold）结为夫妇，他们相伴了50多年直到1997桃乐茜去世，他们一直没有孩子。离开耶鲁之后他在缅甸的仰光大学获得了讲师一职。当时二战正酣，随着日本军队的入侵，他被迫离开缅甸前往中国。历经波折之后，惠廷顿在四川省成都的金陵女子学院获得教职，一直工作到第二次世界大战结束。

1945年，他回到伯明翰担任讲师，开始在威尔士北部开展野外工作，研究巴拉（Bala）地区经典奥陶系的地层学和化石。但惠廷顿依然着迷于硅化的三叶虫和三叶虫骨骼展现出的非凡复杂性。1947年，他在华盛顿花了3个月的时间研究弗吉尼亚奥陶纪的标本。1949年他获得了在美国工作的机会，马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的比较动物博物馆为他提供了一个工作岗位。

惠廷顿在哈佛工作了17年，成为了三叶虫领域的国际专家。除了有关弗吉尼亚、纽芬兰和威尔士北部动物群的论著外，他还利用硅化的标本研究三叶虫从幼虫到成虫的发育过程。当时扫描电镜还没有出现，他发明了一种照相技术来观察和展示微小的标本，有时标本甚至小于1毫米。惠廷顿在三叶虫的形态、生物学特征和演化等方面做出了巨大的成就，其中包括基于三叶虫的分布和当时板块的地理位置识别出部分最早的动物区系。

1966年，加拿大地质调查局对布尔吉斯页岩的那次调查研究，让惠廷顿的研究发生了巨大的转变，他转入到研究布尔吉斯页岩化石，并以他一如既往的热忱和坚韧加深了人类对早期生命进化历史的认识。惠廷顿终其一生都致力于他挚爱的科学研究工作，直到九十多岁还在发表文章。今年6月20日，哈里·惠廷顿永远地离开了人世，享年94岁。■

马尔三叶形虫的复原图

马尔三叶形虫的标本照片

正在取食的欧巴宾海蝎