蔡晨陽：為昆蟲寫家譜

金鳳

蔡晨陽

“全世界有那么多種昆蟲，它們分布在很多地方。我希望弄清楚的是，它們是如何與環(huán)境相處的？又是如何一步步演化的？我們又該如何利用這種演化規(guī)律來保護生物多樣性？”不久前，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱南古所）研究員蔡晨陽聯(lián)合中國、捷克、英國的古生物學(xué)者，在1億年前的緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)一種原始的螢火蟲祖先。在他看來，研究保護生物多樣性的密碼，也就是保護人類自身。

靠耐心采到人生首塊化石

在蔡晨陽的辦公室隨手拿起一塊石板，便會與昆蟲不期而遇。這些“飽經(jīng)滄桑”的碎片中，昆蟲的樣貌栩栩如生，讓人覺得生命不曾遠去。

蔡晨陽的科研之旅，是從找化石開始的。2010年，考取南古所的博士研究生后，蔡晨陽跟著“準導(dǎo)師”、南古所研究員黃迪穎到野外采集化石。

那是蔡晨陽第一次接觸真實的化石。在山東臨沂、云南尚勇地區(qū)，他每天揣一把錘子，先將一整塊頁巖敲下來，再將其逐層劈開，看里面是否藏著化石。大多數(shù)時候，師徒倆會無功而返。每天重復(fù)著同樣的動作，蔡晨陽絲毫沒覺得無聊，反而覺得很有趣。

“一般在同一個地點，我們一待就是幾小時，但只要有耐心，總會有收獲。”在臨沂，蔡晨陽收獲了人生第一塊化石。從那時起，他便明白：做古昆蟲演化研究要有吃苦精神，更要有耐心。

蔡晨陽所言非虛。有一次，他跟隨黃迪穎赴遼寧省北票市附近的化石點進行野外考察。他們每天要先搭車到位于北票市的海豐村，再步行40分鐘爬到山上，路途頗為周折。但那一次收獲頗豐，他們找到了侏羅紀中晚期的雙翅、鞘翅目昆蟲。事后證明，這批化石與分布于內(nèi)蒙古的中侏羅世道虎溝生物群的生物種類面貌是一致的。

“蔡晨陽好學(xué)、肯鉆研，有研究潛力，而且執(zhí)行力很強。”說起愛徒，黃迪穎滿是贊美之詞。

蔡晨陽很快進入研究狀態(tài)，然而入之愈深，其進愈難。

世界上有6.5萬種32個亞科的隱翅蟲，但中國可能只有20余個亞科，想要全面了解隱翅蟲，就得放眼世界。后來，蔡晨陽得到美國菲爾德自然歷史博物館（以下簡稱博物館）訪問學(xué)者獎學(xué)金的資助，赴該館研究。

“在博物館里，我看到了大量的隱翅蟲針插標本、玻片標本，借此我就能全面地了解隱翅蟲的歷史樣貌。”蔡晨陽說。離開美國前，博物館的一對研究員夫婦還慷慨地將自己收集的500G容量的研究文獻拷貝給他。這讓他受用至今。

隨后，蔡晨陽又在哈佛大學(xué)恩斯特·邁爾基金的資助下多次赴美國、法國、瑞士、澳大利亞的博物館和科研院所，進行訪問交流并開展合作研究。這為他后續(xù)的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

研究昆蟲與環(huán)境的關(guān)系

“目前，我的研究難點是，不僅要研究昆蟲化石本身，還要利用先進實驗技術(shù)和分析手段，研究昆蟲與環(huán)境的關(guān)系，以揭示重要生態(tài)關(guān)系的早期起源和演化。”蔡晨陽說。

在發(fā)現(xiàn)澳洲蕈甲與蘇鐵相伴相生后，蔡晨陽更加篤定這一研究思路的正確。

蘇鐵這類古老而獨特的裸子植物曾極其繁盛，在中生代中晚期的陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。長期以來，人們對蘇鐵類植物傳粉模式的起源和早期演化知之甚少，闡釋蘇鐵傳粉演化歷史的直接化石證據(jù)也極其罕見。

蔡晨陽和同事發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)生的澳洲蕈甲只分布在澳大利亞西南部，主要吃澤米科蘇鐵的花粉，并協(xié)助其傳粉。更為有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)，生活在南非東南部的澳洲蕈甲也是非洲蘇鐵的主要傳粉者。所以他們結(jié)合標本判斷，在岡瓦納大陸徹底裂解之前，即1.67億年之前，澳洲蕈甲就在為蘇鐵傳粉了。

蔡晨陽說，更重要的是，在顯微鏡下，研究團隊還在這枚澳洲蕈甲琥珀標本中發(fā)現(xiàn)了許多微小的蘇鐵花粉簇。結(jié)合地球板塊運動的歷史，他們認為，澳洲蕈甲與蘇鐵之間傳粉關(guān)系的建立不晚于侏羅紀早期，遠早于被子植物及其傳粉者的起源和興盛時間。

“生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。這項研究啟發(fā)我們，在保護珍稀物種蘇鐵的同時，也要重視保護它的傳粉者及其所處的生態(tài)環(huán)境，以此來保護生物多樣性。”蔡晨陽說。

昆蟲演化的“生命樹”

眼下，蔡晨陽正專注于用分子系統(tǒng)學(xué)的方法，構(gòu)建昆蟲演化的“生命樹”，也就是昆蟲的“家譜”：選取現(xiàn)生昆蟲代表物種的成百上千個基因片段，結(jié)合分析軟件，構(gòu)建出昆蟲的譜系關(guān)系圖，再用化石給出的時間線索來校準，就能推斷昆蟲的演化歷史。

不過新開啟的研究方向，曾令蔡晨陽痛苦不堪，熬夜與焦慮一度填滿他的生活。2018年到2020年，他受牛頓國際學(xué)者基金資助，赴英國布里斯托大學(xué)做研究，學(xué)習(xí)用分子系統(tǒng)學(xué)和分子鐘的方法，再結(jié)合化石，研究古生物昆蟲的演化歷史。

“這對我來說是全新的領(lǐng)域，需要閱讀海量的文獻，再從中找規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這個過程很折磨人。”蔡晨陽說。

不過，這段熬人的經(jīng)歷也讓他迅速成長。2020年12月月底，蔡晨陽團隊在《古昆蟲學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇文章稱，他們通過挖掘開源組學(xué)數(shù)據(jù)和發(fā)育基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，跳蚤是一類特化的蝎蛉，并將蚤目降級為長翅目的一個次目。這意味著現(xiàn)生完全變態(tài)類昆蟲將從11個目減少為10個目。同時，他們證明了跳蚤從吸食植物花蜜的長翅目祖先演化而來，最終成為如今吸食脊椎動物血液的寄生蟲。

黃迪穎感嘆，蔡晨陽的文獻閱讀量非常大，而且他經(jīng)常能從文獻中發(fā)現(xiàn)其中隱藏的科學(xué)問題。

現(xiàn)在的蔡晨陽已升級為奶爸。他每晚都會給女兒講恐龍、昆蟲、植物方面的繪本，陪伴孩子成長。“我要努力讓更多化石說出自己的秘密，嘗試把生物演化的故事講給大家聽。”蔡晨陽說。

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編輯 王冬艷 437408345@qq.com