何為古生物

周浙昆

古生物學(xué)是一門研究地質(zhì)歷史時期生物的學(xué)科，通常歸屬到地質(zhì)學(xué)中，我個人更偏好將古生物學(xué)歸入到生物學(xué)中。地質(zhì)歷史時期的生物用大白話說就是化石或者說他們以化石的形式被保留了下來。因此簡單說，古生物學(xué)就是研究化石的學(xué)科。古生物學(xué)對應(yīng)的英文單詞有兩個，一個是Paleontology， 另一個是paleobiology。坦率說我分不清這個兩個詞的差別，學(xué)生問我，我就說Palontology強調(diào)的是從地質(zhì)學(xué)的角度去研究化石，而paleobiology強調(diào)的是從生物學(xué)的角度去研究化石。

細菌、昆蟲、魚、猴子，恐龍、植物、真菌，我們現(xiàn)在認(rèn)識的幾乎所有生物類群都有化石被發(fā)現(xiàn)。化石不僅種類繁多，而且保存形式各異，細胞核、胚胎、孢粉、組織結(jié)構(gòu)，生命世代各個階段的形態(tài)、腳印到糞便都會形成化石。化石既是各大博物館的最愛，又消無聲息地進入尋常百姓家，家中用的天然石材（除花崗巖以外），大多都有化石在其中。化石既是古生物學(xué)家寶貴的研究材料，也常常被制成工藝品到處被售賣，而有些化石自身就是精美的藝術(shù)品。只要你留心，化石就在你身邊。不少化石產(chǎn)地還成了世界遺產(chǎn)地，比如云南的澄江動物群化石產(chǎn)地和加拿大的Burgess Shale，而且這兩個都是風(fēng)景秀麗的旅游景區(qū)，讓人們在欣賞自然景觀的同時，又能傾聽遠古的呼喚。

我們?yōu)槭裁匆芯康刭|(zhì)歷史時期的生物？因為地球上曾經(jīng)出現(xiàn)過，而今已經(jīng)滅絕的生物，要遠遠比今天的生物多得多。不搞清楚過去生物，也很難完全理解今天的生物。古生物學(xué)是研究生命演化的關(guān)鍵學(xué)科，化石為生物演化的研究提供鐵證，在進化思想的確立、世界觀建立的過程中都發(fā)揮著作用。有一本科普期刊叫《化石》曾經(jīng)發(fā)行過幾十萬本，甚至有一段時間毛澤東主席都要看這個雜志，思考人類的進化問題。或許很多人都會關(guān)心“我是誰，我從哪里來”這樣的問題。通過不斷發(fā)現(xiàn)的化石材料，古生物學(xué)家已經(jīng)可以告訴人們，我們和猴子是親戚，來自非洲。我們的“臉面”是如何形成的，一直可以追索到4.23億年前的志留紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)的一種麒麟魚。其次，古生物學(xué)在環(huán)境變遷對生物多樣性影響的研究中起著不可替代的作用。地球已有46億年的歷史，最早的生命記錄則可以追溯到大約41億多年前。我們今天看到的五彩繽紛的世界是地球環(huán)境演變和生物協(xié)同演化的結(jié)果，只有深入了解地球環(huán)境的演變過程，才能全面深刻理解現(xiàn)代生物多樣性的形成和演化的過程，并預(yù)測其未來的發(fā)展趨勢。雖然通過標(biāo)本記錄和人工實驗以及DNA序列分析，可以了解生物對環(huán)境變化的響應(yīng)，但是許多響應(yīng)過程，超越了人類個體的生命極限，乃至整個人類歷史的時空長河，很難在人類的生命周期內(nèi)去觀察和感知。而生物發(fā)展演變的過程及其對環(huán)境的響應(yīng)，會以化石的形式，在生物地層這部萬卷書中得以保存。通過研究化石可以去了解地球環(huán)境和生物演化的相互關(guān)系，探尋生物對環(huán)境變化的響應(yīng)。證明青藏高原隆升的第一個鐵證是發(fā)現(xiàn)于希夏邦馬峰峰5800米的高山櫟化石，徐仁先生通過研究這個高山櫟的化石，認(rèn)為上新世以來，青藏高原至少抬升了3000多米。此外，古生物學(xué)也不是書齋里的學(xué)科，它在確定地質(zhì)年代，尋找石油，煤礦等重要資源中起著及其重要的作用。

有人說古生物學(xué)是一門古老的科學(xué)，的確，古生物學(xué)有著悠久的歷史。然后隨著科學(xué)研究的不斷進步，古生物學(xué)又被賦予了新的研究內(nèi)涵，成為一門重新煥發(fā)青春的學(xué)科。用fossil 作為關(guān)鍵詞，將時間范圍確定在2011-1至2013-8，在《Science》進行了搜索，共發(fā)現(xiàn)458個條目（包括新聞、研究亮點、研究論文等各個欄目）。2005，《Science》為紀(jì)念創(chuàng)刊125周年搞了一個專輯，從人類社會需要解決的125個問題中，凝練出了25個未來亟待解決基本問題。其中生命的起源和物種多樣性如何形成兩個問題的解答和古生物學(xué)的研究密切相關(guān)。在《Science》和《Nature》上發(fā)表論文的中國科學(xué)家論文，有相對多的一部分是來自于古生物領(lǐng)域。

一根羽毛能否鑒定出恐龍？要回答這個問題先來說說古生物學(xué)的研究特點。材料的不完整性是古生物學(xué)研究的一個特點和缺憾。化石材料常常是支離破碎的，在古植物學(xué)的研究中，要想同時獲得類似現(xiàn)代植物那樣花果實葉俱全的研究材料幾乎是一種奢望（也并非沒有）。那么我們拿到一片葉子，一枚果實能不能對其進行鑒定呢，答案是肯定的。其實生物的每一種器官都有自己獨特的印記和其他生物相區(qū)別的密碼，也就是我們說的特征。只要你能找到這些密碼和特征，就能夠從破碎的材料中將一個個的未知生物識別出來。另外，任何一個生物都會有親戚，這就是我們說的譜系。來自同一個譜系的生物，在形態(tài)特征上或多或少都會有相似之處。比如人類、猴子和猩猩都是來自于靈長類，人類、猴子和猩猩之間就又有了幾分相似之處。古生物學(xué)家在發(fā)現(xiàn)未知材料時，首先通過和其親戚朋友對比，確定其譜系。如果這化石確定了譜系，用專業(yè)的話說就是鑒定到了科屬。同一譜系中的生物除了相似以外，肯定還有不同，否則就不能區(qū)別人類和猩猩了，這就是所謂的共性和特性。我不是研究恐龍的，不能準(zhǔn)確回答一根羽毛是否能夠鑒定出是恐龍的羽毛，但是我的古生物學(xué)知識告訴我，這是可能的。這個羽毛上的特征，一定具備了恐龍這個家族的特征，打上了恐龍的烙印。另外，在琥珀生長的那個年代（早白堊世），恐龍和鳥也沒有完全分開呢，有羽毛的東西不是恐龍就應(yīng)該是鳥吧？

再來說說從化石中能否提取DNA，回答也是肯定的。中國有個叫付巧妹的古生物學(xué)家，就是因為研究保存在古人類化石骨骼中的DNA，被《Nature》評為中國未來的“科學(xué)之星”。她的研究證明現(xiàn)代歐洲人中的DNA，有很少一部分是來自尼安德特人。能不能從恐龍化石中提取DNA呢，回答是否定的，至少目前不能。曾經(jīng)有人從恐龍蛋中提取了DNA（《北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》，1995年第2期），后來被證明所提取的DNA脊椎動物的相似性遠遠低于真菌和高等植物的DNA（《中山大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》，1995年第3期；《古生物學(xué)報》，1995年第6期）。

總之，古生物學(xué)是一門有大用、大有用的學(xué)科。

（作者為中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究員）endprint