古生物学家徐星:寻找亿万年前的恐龙族群
2019-09-10胡周萌
胡周萌
在古生物研究的圈子里,徐星的名字谁都不会陌生。2012年,英国《自然》杂志曾这样评价他:“徐星革新了恐龙进化研究,帮助中国成为古生物学的动力室。他已经给60多个物种进行了命名,比今天其他任何一个在世的脊椎动物古生物学家所命名的都多。”
徐星与古生物研究的缘分始于偶然。他1969年出生在新疆伊犁,少年时代常梦想成为物理学家,18岁考入北京大学,因为可供选择的专业有限,被分配到古生物学,毕业后保送到中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(简称为中科院古脊椎所)。求学期间,徐星曾动过转专业读经济学的念头,还自学过一段时间计算机,直到研究生三年级真正接触恐龙化石,研究古生物的兴趣种子才终于降落在他内心,开始发芽。
“先结婚,后恋爱。”徐星这样形容自己科研事业的起步。“真正投入研究后我才发觉,看化石、看标本、写论文其实挺有意思的。”此后二十余载,他的人生与相隔亿万年的恐龙族群密切交织在一起。
寻宝无人区
徐星说自己是个好动的人,一年到头泡在办公室或实验室的工作不适合他。好在恐龙研究是门“动静结合”的学问,既要在显微镜前观察化石,在电脑前分析数据、写论文,也要走近自然、采集化石。
从20世纪90年代末开始,徐星几乎每年都组织队员去野外考察,足迹跨越了新疆、东北三省、内蒙古、河北、山东、云南和湖南等地。他们到的大多是沙漠戈壁地区,采集周期最长达到70天,短也要几个星期,队伍规模多则二三十人,少则十几人,采集区域大到几十平方公里,小到仅几十平方米。支起几顶帐篷就是野外营地,队员们吃喝拉撒睡都在营地解决。有时营地离水源地几百公里,全靠汽车每周外出一次,运输生活物资。据徐星回忆,早年在野外曾连续行走20余天,袜子因为攒了太多盐和尘土,竟然硬得可以“立起来”。
在沙漠戈壁地区,野外队员常常头顶烈日,每天行走二三十公里。翻车、毒虫咬伤,各种事故风险暗藏途中。在新疆准噶尔盆地,徐星经历了一次惊险—载着他和另外两名外国科学家的汽车从山坡上驶下来,不到半小时,刹车管就断了。“幸好当时我们已经到达山下,如果提早30分钟丢了刹车,后果不堪设想。”
如果说艰苦的工作环境尚可忍受,漫长枯燥的劳动之后却没有收获,这样的科考结果实际上更考验人的意志。虽然研究者会根据地质条件和已有研究的分析和判断来进行野外考察选址,但挖掘化石的过程仍然充满了不确定性。徐星坦言,在历次野外采集中,至少有三分之一沒有发现具有明显研究价值的化石。
但徐星仍是幸运的。在前人未有收获的地方,他的团队常能找到重要的化石标本。例如在国内外多个考察队工作过的内蒙古二连浩特,徐星团队发现了四个恐龙新属种,其中二连巨盗龙被美国《时代》杂志评选为2007年度世界十大科技发现之一。
“有些发现非常偶然,但如果不坚持去野外,偶然就不会发生。”
徐星采集过体积最小的恐龙化石是散落在地表的小牙齿,小到肉眼无法看清。在微体化石较多的区域,野外队员通常伏在地面寻找,“脑袋、眼睛都快贴着地了”。论体积庞大的化石,徐星曾采集到一个蜥脚类恐龙化石,包裹着化石的岩石单个重达六、七吨。“那个化石还不完整,完整的话,光龙的脖子就接近15米长。”
年轻时,徐星每年总要在野外度过三、四个月。伴随着收获恐龙化石的喜悦,他的身体也不断损耗,膝盖和肠胃都落下了毛病。一次在野外搬运重达50公斤的石膏袋子时,徐星不慎严重扭伤腰部,至今未痊愈。尽管如此,这位50岁的古生物学家依然无法抗拒大自然的吸引力,野外考察仍是他每年的必备工作项目。他知道,自己内心最渴望回答的那些研究问题,只有在恐龙曾经生活过的地方才能找到答案。
“恐龙从来没有灭绝”
挖掘化石、找到研究材料只是古生物研究的第一环。“有了米,做成怎样一锅饭?解释资料和数据,得靠科学家的思维和训练。”在徐星眼里,做科研就像“打游戏”—发现有意思的问题,然后解决它—而他投入心力最多的“关卡”,无疑是对鸟类起源问题的研究。
早在1868年,英国博物学家赫胥黎就提出鸟类可能演化自恐龙。一个多世纪过去,直到徐星参加工作的1995年,虽然恐龙起源假说已成为学术界的主流假说,但依然存在诸多质疑。例如:始祖鸟生活在约1.5亿年的晚侏罗世,而当时发现的似鸟恐龙化石却都出现在始于1.45亿年前的白垩纪;似鸟恐龙有三个手指,化石证据显示它们是退化掉外侧的“无名指”和“小拇指”剩下的,而现代鸟类胚胎发育学研究认为,鸟的手指是退化掉最内侧的“大拇指”和最外侧的“小拇指”剩下的。
“对科学研究来说,回答质疑的最好办法就是找到更多证据,做更多分析。”经过多年野外考察,徐星团队不仅找到了比始祖鸟生活时期更早的侏罗纪时代似鸟恐龙的化石,还发现了令人惊喜的泥潭龙化石。对泥潭龙化石的研究显示,恐龙在进化中丢失的不是外侧两个手指,而是“大拇指”和“小拇指”,因此似鸟恐龙其实有着和现生鸟类一样的中间三个手指。
过去20余年里,徐星一直努力厘清鸟类与恐龙之间千丝万缕的联系。随着重要化石不断在全国各地被发现,恐龙演化成鸟类的大致框架得以逐步建立。
2000年,徐星和周忠和院士等在辽宁西部发现了小盗龙化石。小盗龙脚的形状、脚趾的长度、爪子的弯曲度都与部分生活在树上的鸟相似。随后几年发现的小盗龙化石显示,小盗龙的羽毛结构是不对称的,这恰好符合飞行能力强的鸟类的特点,而且它的羽毛不仅分布在前肢和尾巴上,还分布在后肢上,即小盗龙长了四个翅膀。随后十几年,在辽宁、内蒙古和河北发现的诸多化石显示,很多其他的恐龙,甚至一些早期的鸟类,也有类似四个翅膀的身体结构。
“恐龙开始是在地面生存,后来其中一支转移到了树上,然后演化出了四个翅膀,随着前面的翅膀越来越发达,后脚上的翅膀慢慢退化,最终变成了我们今天熟悉的鸟类。”徐星解释道,“用句通俗的话说,恐龙从来没有灭绝。”
知识在流动
“缺乏信息是科研最大的障碍。”徐星回忆说,“20世纪60、70年代,国内古生物研究的能力和方法总体上比较落后。改革开放以后,尤其是互联网的使用给科研人员打开了一扇窗,共享国外的研究方法和成果容易了很多,国内的研究速度也有了很大的提高。”
20个世纪90年代中期,徐星自己掏钱安装了一个可以拨号上网的“猫”,开始给国外学者写电子邮件,或请求提供文献,或希望解释科学概念和方法,或请教对自己论文的评论意见。美国华盛顿大学的古生物教授詹姆斯·克拉克是最早给他回信的学者之一。
“当时我和导师赵喜进一起研究镰刀龙类‘峨山龙’的化石材料,那时学界一般认为镰刀龙类生活在白垩纪,而这个化石却显示镰刀龙类最早出现在侏罗纪。”徐星说,“克拉克给了我新的启发,他认为这个发现可以用来探讨鸟类起源问题。这个化石虽然不是强有力的证据,但也能说明在侏罗纪似鸟恐龙是可能存在的。”
这项研究的论文后来发表在美国《古脊椎动物学报》和英国《自然》杂志,成为了徐星第一份重磅研究成果。此后,克拉克也成为徐星结谊多年的研究伙伴。自2000年以来,他们几乎每年都一起去野外考察。
“我们去过新疆、内蒙古,他和当地古生物学者的关系都很好。”克拉克说,“徐星对恐龙化石有着不懈的追求,而且他对解剖恐龙化石非常在行。”
“关于生物进化的问题,全世界都很关注。”徐星認为,“古生物学不是实用性强的学科,但不把实用当目的,找到未知世界的可能性反而更大。”
这些年,徐星赴美国、英国、阿根廷等多个国家参加学术会议,共发表中、英文学术论文近250篇。“科学的一个基本特征就是要公开发表论文,让同行来评议。”
在徐星看来,知识不应停留在学术圈内,也要向公众传播。他积极筹建内蒙古二连盆地白垩纪恐龙国家地质公园、山东诸城白垩纪恐龙国家地质公园、新疆昌吉恐龙馆等多个自然博物馆,参与录制电视台和电台的科普节目,勤写科普文章,《飞向蓝天的恐龙》一文还入选了人教版小学语文课本。徐星尤其乐于给小朋友做恐龙科普,分享探索自然奥秘的乐趣。走进他在中科院古脊椎所的办公室,目光很容易被立柜一侧密密地贴着的几封笔迹稚嫩的信件吸引,那些信里都是孩子们亲切的问候和充满好奇心的提问。
“科学家喜欢发问,小孩也是如此。孩子的潜力是无穷的,他们的能力可能超出我们的想象。”
(本报道未署名图片由徐星提供)