来源: 发布时间:2015-01-12
——记西北大学地质学系张志飞教授
本刊记者 王 军
这是一段远古时代物种演变的滥觞,一个寒武纪腕足动物研究的重要节点,一次中外学者在古生物学的强强对决,一位青年学者登峰科学之路的自强不息……
上篇:
剑走偏锋
——从寒武纪生命大爆发说起
在距今约5.3亿年前,地球上突然涌现出各种各样的动物,它们不约而同地迅速起源、立即出现,被称为古生物学和地质学上的一大悬案,也就是寒武纪生命大爆发。无疑,寒武纪大爆发关乎地球生命起源和演变,也是古生物学的重要研究领域,无数学者倾其一生探索之研究之,其中寒武纪布尔吉斯页岩型化石又是热点和焦点。
然而不幸的是,布尔吉斯页岩型化石自上世纪早期发现以来,作为寒武纪大爆发期间两侧对称动物的重要分支——冠轮类群,其化石明显稀少,研究力度极其薄弱,而腕足动物作为冠轮类群的重要分支和寒武纪演化动物群的主体组成部分,其软躯体化石的发现和研究在国际上几乎是空白。这个空白需要有人去填补,但这并非易事。
需要解释的是,腕足动物是一类最早出现在5.3亿年,并一直延续至今的一类身裹双壳的海洋无脊椎动物,是古生代(4.8~2.5亿年前)海洋环境中的主要生物门类,尤其在早古生代(4.8~3.6亿年)海洋底栖生物群落中起主导作用。这类生物在各种沉积环境中,化石丰富,通常保存为各种不同的壳体化石。
据悉,在国际传统上,腕足动物仅以壳体为对象,很大一方面原因,是由于腕足动物软躯体年代久远难以保存下来,但在我国,由于独特的地理环境和气候条件,寒武纪(澄江动物群和关山动物群)腕足动物软躯体保存较好。
该症结很快被一位年轻学者发现,他就是西北大学张志飞教授。
张志飞教授1998年7月毕业于西北大学生物学系,2000年开始在西北大学地质学系攻读古生物学硕士和博士学位,从事腕足动物研究数十年。凭借多年的化石研究积累和生物学知识背景,正是看到我国寒武纪(澄江动物群和关山动物群)腕足动物软躯体得以保存的材料优势,他打破陈规,率先投身于寒武纪腕足动物壳体内部解剖和系统学的研究。
怀平常心,不走寻常路,正是张志飞的写照。事实证明,与国际同类学科(英国剑桥、格拉斯哥大学和卡迪夫大学,瑞典乌普萨拉大学)相比,他的研究工作具有鲜明的特色和优势,在国际布尔吉斯页岩型腕足动物化石和系统学研究中可谓独树一帜。
渐行渐远
——“新达尔文主义”梦想的成全者
上文提到,张志飞的研究在国际学术界上独树一帜,也说明了该研究分支的生僻与艰难。
张志飞就这样踏上了一条鲜有人至的“不归程”,并且一走就是十几年。开展腕足动物及其它相关类群的系统学研究以来,除了需要新颖的研究手段,还需要大量化石材料的搜集,其中困难重重,张志飞就利用一切可以利用的资源,期间他与瑞典乌普萨拉大学地球科学系通力合作,利用其先进仪器和研究方法寻求新进展。
终于,张志飞在寒武纪腕足动物和其它触手冠动物研究方面取得了突破!随之,以其它触手冠动物为外群,通过澄江动物群和关山动物群发现的软躯体腕足化石的分析,他提出了最为合理的寒武纪腕足动物系统框架。
王国维谈做学问的其中一种境界是“独上高楼,望尽天涯路”,张志飞的研究不仅“站得很高”,并且“渐行渐远”。到目前,他在研究寒武纪腕足动物系统框架上的成果涵盖了方方面面的信息,具体如,他在华南系统研究了寒武纪8大类群(超科)腕足动物的早期代表和软躯体信息,解译出寒武纪腕足动物的取食、消化、循环系统的化石记录,该研究已经入选国际腕足动物典籍(Treatise),被国际同行在Nature、BioEssay和Biology letter大量引用。
深入研究中,张志飞还揭示了寒武纪腕足动物的多样性,论证了干群腕足动物2属2种,并论证了寒武纪舌形贝腕足动物不同于现代舌形贝腕足动物营表栖固着生活,提出了寒武纪腕足动物的肉茎可以分为粗大支撑型和纤细锚定型的概念,论证了帚虫动物门和腕足动物门之间的珍惜过渡类型—精美玉玕囊形贝。该方面系列成果2013年、2014年分别发表在Scientific Reports上,Nature网站、英国BBCNews BBCNature和美国ScienceShot,以及欧洲和亚洲各大媒体纷纷报道,中国新华网、腾讯网、中国网络电视台等国内媒体也做了专题报道及其他宣传。
在张志飞一系列庞杂的研究发现中,更有极为“出彩”的地方:其中干群内肛动物的发现填补了寒武纪大爆发缺乏内肛动物的空白,美国终身教授Mark A.S. Mcmenamin在“寒武纪大爆发的突破性进展”一文中认为该研究“成全了新达尔文主义的梦想”。
这是一个极高的评价,也是张志飞当之无愧的。
国内外专家一致认同:张志飞教授在寒武纪腕足动物壳体内部解剖和系统学的研究,其系列发现和研究在国内外属首次,在该领域具有明显的引领和推动作用。
这位年轻人用自己的汗水和成果谱写了一曲国际古生物研究的最美乐章。
在对寒武纪大爆发与腕足动物的系列研究中,张志飞教授及其团队硕果累累,截止2014年6月,共发表学术论文69篇,其中SCI论文54篇(通讯作者论文19篇,其中第一作者论文16篇)。2014年2月19日检索48篇SCI论文,被引总次数748次,其中单篇最高引用次数114次;近5年内47篇SCI论文被引共403次,其中他引次数279次。
“师夷长技”
—— 与国际强势学科接轨
在西北大学早期生命团队的合作和大力支持下,近年来,西北大学寒武纪腕足动物学科研究已经风生水起“自成一派”,在国内外也小有名气,但与国际接轨是张志飞的夙愿。为谋求在学科建设上与国际顶尖学术思想齐头并进,他作出了很多努力。
2009年至2014年,他先后5次到瑞典乌普萨拉大学(Uppsala)和英国加的夫(Cardiff)大学积极从事访问研究,并多次应邀参加国际学术会议并作专题发言。在交流访问过程中,一方面向国外同行分享了自己的最新发现,也对国外学者的研究思路和手段有了亲身体验。目前,张志飞团队已与英国、瑞典、法国、加拿大和澳大利亚等国家的学者建立了长期的密切合作关系。
科研不是闭门造车,而是在交流学习中取长补短、相得益彰,张志飞深谙此道。正是为此,他多年来不遗余力,积极搭建国际交流平台,大大加快了西北大学地质学系古生物学与地层学的学科建设和科研进展。
自2010年以来,张志飞多次邀请国际著名学者来西北大学访问及从事合作研究,并推动瑞典乌普萨拉大学地球科学系与西北大学地质系签订了师生合作交流备忘录,目前已选送了多名青年教师去瑞典从事访问研究,同时与瑞典乌普萨拉大学联合培养博士研究生1名,联合培养博士后2名。在多年的合作中,他探索出了多层次、多方位的研究合作途径,为西北大学的国际合作和交流做出了努力。
“在激烈的国际合作与交流中,除了自己需要走出国门之外,也需要尽力邀请国际学者和国外学生到我们中国人自己的学校和研究所从事研究和学习。”采访中张志飞教授这样说。也正是持有这种理念,他的团队与国际相关强势学科建立了定期互访、学生互派、资源共享的合作框架,并通过互聘对方为客座教授或博士生合作导师,促进国内外学科优势互补,最终实现合作共赢、共同发展。
如今,西北大学早期生命国际合作平台已初见成效,甚至吸引了如瑞典斯德哥尔摩地质博物馆馆长这样国际知名的专家参与张志飞团队所从事的合作研究,也有印度哈拉格普尔理工学学院的学生慕名主动联系,希望在印度留学生交流项目的支持下申请加入他们的研究课题。
下篇:
遥忆当年
——日出而作月落不息叩问万虫始祖
至今,张志飞在古生物学界的成绩已经得到充分认可,在寒武纪腕足动物研究中占有重要一席,这些荣誉的背后是数十年的坚持不懈与孜孜以求。他认为自己并不聪明,能取得一些成绩是因为他内心具有一种不服输的情节和他作为一名农民的儿子与生俱来的的韧劲和毅力。
张志飞自小在农村长大,乡村的生活让他学会了忍耐和坚持,也让他有了对知识的向往。1994年,张志飞凭借优异的成绩考入了西北大学生物系学习,终于迈出了走向外面世界的第一步。
虽然出身于农民家庭,但张志飞对书籍有着强烈的热爱,大学生活终于让他找到了自己的兴趣所在,4年时间里,他读着自己喜欢的书籍,学习自己喜欢的课程,并希望大学毕业以后继续深造。
2000年,他有幸师从西北大学舒德干院士从事古生物的学习和研究。由于硕士专业与本科不同,一切都要从新开始,那是他求知生涯最艰苦的一段。“那时在实验室里,每天帮助老师整理标本,在显微镜下修理标本,进行显微照相,一天甚至可以拍照4个胶卷。由于每天都是早出晚归,科学楼的值班室工作人员都与我非常熟悉。”张志飞回忆道。
更为严重的是,由于长时间在显微镜下进行化石观察,他的眼睛开始严重近视。化石照相时,由于长时间需要单眼调焦,右眼变得严重弱视。但在这些疾病和困难面前,他从未放弃。正所谓“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”,做学问的不易在张志飞身上淋漓尽致地体现了出来。
除了加强基础学习和在实验室工作,张志飞还与师兄一起坚持野外长期作业。野外是古生物学家的天堂,农村的生活经历也再次给了他自信和信心。据张志飞回忆,那时他每天早出晚归与当地老乡工作在一起,能很快打成一片,白天一起上山挖化石,抬石头,饿了拿出自带的干粮和水果。晚上,住在当地老乡家,与老乡家人一起吃饭。晚饭后,他立即在油灯下翻阅资料,对化石进行编号和初步分类,做化石记录,整理笔记……在3年的硕士研究期间,他野外工作和化石采集时间累积每年至少4~6个月,曾连续两个春节初一是在云南野外度过,第3个春节也是初四就赶到了云南开始了野外工作。
张志飞曾这样诗意地总结那段日子:日出而作奔石海叩问万虫始祖,月落不息向书林求解亿年起源。这是一名学者的一种孤独又充实的美好心境。
付出就会有回报,由于他熟悉农村生活,善于组织野外活动,收集了大量化石,发现了许多生物类型,野外工作中出现的问题他也能迅速解决,这令导师非常满意。“正是这样的艰苦工作和常年的化石采集,西北大学早期生命研究所在舒德干老师的带领下收集了大量世界罕见的软躯体化石,这些化石为以后的科学研究和自己的发展搭建了坚实的科学平台。”张志飞说。
锋芒初露
—— 一段腕足动物研究界的佳话
硕士毕业后,深深喜爱上古生物学的张志飞选择继续攻读博士学位,这时,他的专业水平已经有了一定造诣,所发表的学术成果也很快得到关注与认可,其中有一段往事不得不提。
时间追溯到2004年,那时张志飞还是西北大学地质学系早期生命研究所全日制博士研究生,其寒武纪腕足动物化石搜集和分析方面的研究在国内属于独一无二,2004年5月他在国际杂志发表的学术论文一经面世就被国际同行注意。
有一天,他突然收到落款为新加坡马来亚大学庄少华教授的一封来信,信笺上工整地写着几行文字:“张教授:您好!衷心祝贺你重要的研究成果近期正式发表,你的发现实属罕见,令人十分震惊,希望有机会访问贵校,面见为盼!”
读完此信,张志飞心情激动而高兴,但又觉着可笑,因为他当时只是在读的一年级博士研究生,因此对此信他当时并没太在意。然而没有想到,3周后,他在办公室接到了一个从建国饭店打来的电话,说现在有一个来自新加坡的游客,要找一个张志飞教授,希望能开车到建国饭店去接他。接完这个电话后,张志飞突然想起了前些日子收到的新加坡来信。匆忙赶到建国饭店,发现对方竟是一位瘦小、精神矍铄的老者,正是新加坡华裔教授庄少华。
庄教授当时年逾八十有三,与张志飞几乎是同行,都是研究一种俗称为“灯壳”(lampshell)的腕足动物。但,只是庄教授研究的是在现代海洋中生活的现生类群,而张志飞博士研究的是曾经生活在5.3亿年前,地质上称为早寒武世的腕足动物化石。虽然他们的研究对象是同类生物,但庄少华教授的研究属于动物学范畴,而张志飞的研究属于地球科学中的古生物学领域。
庄教授看重的是,张志飞研究的化石采自我国云南澄江化石库,这些化石属于两个不同腕足动物属种,很好地保存了包括口、食道、胃、肠和肛门等细节特征在内的U形消化道,以及纤毛状的、生物学上称为触手冠的取食器官。一般而言,有关这些组织的形态信息,通常只能从庄教授研究的现生类群得知,现在能看到距今5亿年前生物的组织形态,对自己的研究钟爱不渝的这位老者充满好奇、感到安慰,同时也获得了一种精神享受。
在与眼前这位年轻人的讨论中,老人面带微笑,眉目中流露着默默的赞许,这是对张志飞的鼓励,也是鞭策。后来,中国科学院院士南京地质古生物研究所金玉玕院士也专程来他办公室查看了标本,并对张志飞的研究和发现给予了鼓励和支持。
在诸位老师和专家的鼓励和支持下,攻读博士学位期间,张志飞共在美、英、瑞典等国际古生物学和动物学杂志上发表SCI论文7篇,其中2005年完成的“早寒武世舌形贝与现代舌形贝形态对比研究”被评为陕西省优秀学术论文一等奖,之后他完成的博士学位论文又被评为2008年全国优秀博士学位论文。接着,这些研究成果先后入选国外古生物教材和最新修订的腕足动物典籍(Treatise)。
后记
忆往昔峥嵘岁月,看今朝风华正茂。经历过孤独,感受过荣誉,如今的张志飞依旧踌躇满志、慨当以慷。
可喜的是,作为国际地层员会寒武系第三阶工作组成员和选举委员,2014年张志飞成功获得国家杰出青年科学基金资助。在该项目中,他将利用腕足动物在不同地层中大量保存的化石优势,在我国开展寒武纪腕足动物的生物地层研究,来理解不同腕足动物的在寒武纪地层的首现、延限和持续时间,建立不同的腕足动物化石组合,为理解寒武纪大爆发期间腕足动物的辐射、演化及其群落演替,以及寒武系第二阶和第三阶的建立和洲际寒武系对比提供更多化石依据。
又是一次新的征程,张志飞将再度穿越时空,探索地球起源时期的最初生命信息,在此,我们预祝他取得更多突破性进展!