通过“发现”构建生命演化的框架——与中国科学院院士朱敏对话古生物学(下)

作者:沛娟

更新时间:2022-12-18 13:00:13

四川瞿塘峡出土的古象化石 (视觉中国供图)

科普时报记者 毕文婷

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记者:从曲靖的“古鱼王国”到重庆生物群,深耕古鱼研究近40年,您在古生物的研究方法和研究方向上,经历了怎样的发展与变革?

朱敏:一直以来,古生物学给人的印象是“发现”。科研人员到野外发现化石,利用化石去填地质图、找矿产资源,到博物馆去看恐龙。我要给大家改变一些观念——其实古生物学是演化生物学的一部分,也是演化生物学的支柱之一。而演化生物学又是生命科学的基础,生命科学的很多问题都要在演化的框架下去解释才有意义。

在这个大框架下,“发现”很重要,但最终是要构建生命演化的框架,了解我们的过去,比如研究骨骼发展、发育等问题,就需要了解它的基因调控机理,在演化框架中是怎样发生的,对于最终理解骨骼的发育十分重要,所以古生物学与发育生物学实际上是相互补充的。我们的研究跟现代人类的健康问题也非常相关,这就是为什么我们一定要讲“从鱼到人”,不仅是要找到我们的祖先,更是因为人体很多身体结构最终要追寻到源头去理解和解释。古生物学研究的是演化机理,是通过化石的发现填补中间缺失的演化环节,将历史作为认识现在、预测未来的钥匙,从生命演化格局上去看待人类社会的发展。

过去我们做的很多工作是为生产服务的,比如找页岩气、煤矿等,现在我们会更偏向于认识过去地球生命与地球的同步演化关系。这是进化生物学与演化生物学的问题,同时也对理解今天的全球变化非常重要。以史为鉴,过去的生物是怎么灭绝的、又是怎么复苏的,生态系统的崩溃会产生什么样的后果,气温上升或下降的程度会产生怎样影响?这些问题在历史上都给出过很好的案例,研究这些问题能够为了解当下、预测未来提供很多借鉴。

记者:从“发现”到生命演化研究,在研究范式上呈现了哪些新的变化?

朱敏:数据驱动代表了一个研究方向。古生物研究有两三百年的数据积累,实际上都夹杂在浩瀚的文献中。那么,这些数据怎样才能整理、清理出来,如何进行数据的重新拟定、清洗和分析,是当前研究的趋势。世界顶级综合性期刊《科学》最近发表的一篇文章,也是基于数据分析来发现演化的一些现象与规律。在地球大数据科学工程支持下,我们还构建了古脊椎动物大数据库——深骨平台。依托这一平台,我们可以基于大数据对生命演化历程进行重构,为探寻脊椎动物多样性变化及其环境制约、重要生物类群的起源与演化等科学问题提供数据支持。

数据获取的方式现在也有很大的改变。过去,我们拿到一个标本后只是去照相,但现在更多的是获取三维数据,去看化石内部的形态,做三维复原。学科发展到现在这个程度,一定是从过去相对比较定性的研究走向定量研究,这是一个必然的趋势。

当然,对于我们来讲,最基础的工作还是要到野外去寻找化石。因为在演化历史上仍然有很多缺失环节,还有很多化石记录的空白,“发现”是最基础的。但有了这些基础之后怎么进行理论创新,从里面发现更多的科学问题、解决这些科学问题,获得一些新的理论、新的学说,这是古生物学要拓展的地方。

记者:现阶段,古生物学跟哪些学科有交叉融合?

朱敏:古生物学研究的学科交叉与融合已经十分明显,尤其对于古脊椎动物领域,一定要把化石放在整个生命之树中,也就是把化石跟现生生物放在一起研究。所以我们一直认为,古生物学需要古生物的参与,同时也需要发育生物学、分子生物学来参与。另外,古生物学和地学的联系也很多。演化经常是快速辐射后接一段比较慢的演化,然后又快速、又慢的过程。这种演化机理跟生物遗传变异、基因调控、分子进化有关系,但也跟外界环境变化密切相关,所以要研究当时这些化石所在地的地质环境、大气含氧量、海水温度或者大气温度,弄清楚演化的格局。这些都是需要探讨的问题,这样才能真正面向世界科技前沿。

基础科学只有第一,没有第二,只有在最前沿上做的工作才有意义。我经常告诫我的学生,一定要做“从0到1”的工作,一定要做最前沿的工作,否则就是重复,没有意义。

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