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破土搜寻恐龙的中国人

《自然》破土搜寻恐龙的中国人

 

原文简介

徐星颠覆了以往人们对恐龙进化的观点。在他的努力下,中国正逐渐成为恐龙的一个研究基地

 

在中国山东某博物馆的玻璃橱柜内,储存着一件保存完美的古代鸟类---会鸟Sapeorni的化石标本古生物学家徐星正驻足弯腰凝视。尽管这只鸟1100万年前就已经死了,但是它那纺锤形的双腿伸着,好像正准备迈步向前。身体只有小鸡大小,脖子细小,头骨纤弱,身上有一些明显迹象表明它有一条长长的昂扬的尾羽这是以前在这种鸟类身上从来没有发现过的。

“会鸟”标本是中国化石地层中发现的成百上千种长有羽毛的标本之一,主要出土于北京东北部辽宁省的岩层中。辽宁的化石中,有一些是已知的最远古的鸟类的化石。还有一些是长有羽毛的恐龙化石。这些恐龙进化成鸟类之类,几百万年以后,才出现会鸟。这些化石一起构成了上一世纪恐龙古生物学中最重要的发现。

徐是恐龙化石研究的核心人物。保罗·巴雷特(Paul Barrett说,徐是一个 “人们想了解恐龙什么,他就去探究什么”的中国人。保罗·巴雷特在伦敦自然博物馆对恐龙进行研究,首次遇到徐是20世纪90年代。当时两个人都是研究生。徐的研究所是北京中科院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)。迄今为止,徐已经给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。他今年只有43岁。

在对这一群长有羽毛的化石标本进行描述的过程中,徐让大家明白了一点,那就是:这些鸟类是从恐龙进化来的。这结束了几十年的争论。接着,他又让大家明白了羽毛的起源以及飞行的原理。他还挑战了150年来大家已经接受了的一个观点,他宣布说:传说中的始祖鸟(Archaeopteryx并不是已知的最古老的鸟类,而是属于与禽类关系甚远的恐龙家族。“他有耐心和恒心,他还有勇气去寻找科学证据。”骆泽喜如是评价他。骆泽喜正在芝加哥大学伊利诺伊分校对哺乳动物化石进行研究。

尽管徐星正以令人窒息的速度揭开一个又一个新物种的面纱,他却很担心化石的商业化以及中国古生物学的未来。从辽宁出土的带有羽毛的恐龙化石中,有许多是由当地的农民从自家的田地里挖掘出的。他们都企图把化石卖给出价最高的人。理论层面上说,在中国出售化石是非法的,但是实际上买卖行为一直公开进行。化石“灰市”不仅助长了伪造现象,而且使一些标本流入私人收藏者手中。在辽宁和其它地方的一些重要化石出土地,徐星搭建起一个广泛的联系网,以确保科学家能获得最佳标本。这个工作既耗体力,有需要运气。他说,“我当年事业起步时,根本没想到自己会有如此多的发现。”

恐龙迪士尼

谁也不知道大约8000万年前,在现在的山东省诸城市附近具体发生了什么事情,但是这件事肯定是灾难性的事件。

诸城市郊区,在北京以南,坐飞机有1个小时的路程。这里绵延300米的山坡上杂乱地散落着上百副骨架。几十年来,古生物学家在诸城附近不断发现恐龙化石。但是2008年,当地农民发掘出一个大的恐龙化石群,包括鸭嘴形恐龙以及一些显然一同死亡的其它恐龙。

徐星被叫来进行调查。现在,徐星正在对一种可能属于角龙属的新物种进行研究,这是一种有喙的食草恐龙,从化石地层中发现。他还担任当地管理人员的科学顾问,他们想在诸城建一个恐龙主题公园。6月对该址考察时,徐星本希望能做一些研究,但结果只是对一些展览标题进行了一些校正,并阅览了对于建公园的一些提议。“从规模上看,恐龙主题公园也许可以与迪斯尼乐园相媲美,”徐星的嗓音中有一丝颤抖。

在中国,化石不仅是一门科学,也是一个欣欣向荣的商业。古生物学家们要进入化石产地,接触到化石标本,需要与各方进行协商谈判,如:当地的化石采集人员、各个博物馆的馆长以及相应的旅游部门。尽管徐星外表看起来一副大男孩的模样,其实他很机敏,很有外交手腕。他已经成功地使好几件在科学上极具意义的标本通过了自己的案几,而不管这几件标本出自哪里。

 

由于他在各个方面的协调与安排,徐星已经有相当多的化石进行研究,尤其是来自辽宁的化石标本。从辽宁出土的恐龙化石保存非常好,也许是因为1.6亿至1.2亿年间,这些恐龙在火山爆发和泥石流期间被迅速埋葬的缘故。岩石层记录下了每个极细微的细节,包括羽毛的印记,这一点使徐星可以确定一条长及9米的暴龙 — 他给取名为羽暴龙(Yutyrannus— 有一身长长的羽毛(见“徐星的长羽朋友”)。辽宁出土的化石中,徐星最喜欢的一种化石是小盗龙(Microraptor)化石。小盗龙是已知不属于禽类的恐龙中最小的一种恐龙。根据羽毛的痕迹,徐星和他的同事们得出结论:小盗龙有四个翅膀 — 四肢各长有一个翅膀 — 而且还可能能滑翔。通过研究辽宁的其它标本,徐已经能确定一些长有羽毛的恐龙像鸟类一样蜷着身子睡觉。

一有时间,徐就会亲自到野外考察(见“恐龙发掘现场”)。今天夏天,他带着团队去了三个恐龙化石发掘地。在中国北部的灵武县附近,挖掘出一种新的蜥脚类恐龙(sauropod),这种恐龙属于梁龙家族。在内蒙古自治区,徐星考察组发现了一种新的鸟类化石,和一种之前未知的兽脚亚目食肉恐龙(theropod) — 鸟类就是由这一恐龙谱系进化而成。在北方另一场所,徐星发现了有喙的恐龙集聚地。

为了壮大发现恐龙的队伍,徐星组织了由14人组成的实验室,包括5名学生,7名标本制作人员,1名艺术家以及1名摄影师。标本制作人员需要仔细地将标本与周围的岩石分离开。据说徐星的这个人才资源令西方的古生物学家们都感到嫉妒。以伦敦的自然博物馆为例。巴雷特说, 在伦敦的自然博物馆里,只有两个全职的标本制作人员,而他们需要服务于大约20位古生物学馆长和研究人员。

徐星起初并没有打算成为一名古生物学家。实际上,在上大学之前,他甚至不知道恐龙是怎么回事。徐星的父母当年响应文化大革命发展项目的要求,被迫下乡,移居西部贫困省份新疆,几年以后,即1969年,徐星在这里出生。

 

在校期间,徐星成绩优异,1988年,考入北京大学,这是该国首屈一指的大学。徐星想学经济学专业,但当时学生没有选择权。不明所以然的情况下,徐星不得不学了古生物学。

起步较晚

北京中科院古脊椎动物与古人类研究所攻读硕士学位的第三年,徐星才开始对这门学科产生兴趣。当时,他正在研究导师赵喜进(Xijin Zhao)六七十年代发现的两个标本。这两个标本,导师一直还没有顾得上充分分析。后来,这两个标本被证实是最远古时期的角龙。这一标本将角龙的记录从白垩纪早期推进到侏罗纪中晚期,向史前推进了3000万年。白垩纪始于1.45亿年以前。徐星说,“一个化石标本带给我的激动与其能提供的信息量呈正比,”“那些化石标本确实令人非常激动。”

徐星的时间推算是正确的。在他准备硕士论文期间,对恐龙进行的研究从涓涓细流上升到势如洪水。对古生物学的研究资助增加了;辽宁的农民们开始意识到他们偶尔发现的化石的价值;迸发的研究热潮意味着新化石出土的频率更加频繁。作为一名正崭露头角的古生物学家,徐星成为研究其中一些化石的正当人选。

然而,对角龙生活时间的意外发现只能部分解释他富有成果的原因。大部分的原因在于他传奇式的工作作风。徐星说,“如果我想学点什么,我会投入所有的时间。”目前,他已经完成20多部手稿的初稿。其中一部是关于山东天宇自然博物馆的会鸟标本。他估计在这些化石中有八九种新物种等待公布。

即使不在办公室的休闲时间里,他的话题也都是关于研究项目的。在天宇博物馆外,徐星与同事聊起了小盗龙,为了从解剖学上说清楚,他在附近的一辆有灰尘的车上,画了这种动物的羽毛进行图解。

徐星具有国际化视角,这也是他能取得成功的一个因素。从事业起步之日起,他就做了一些在许多中国古生物学家们看来不同寻常的事,比如:与英国和美国建立起密切的联系,用英语在国际期刊上发表自己的大多数成果。徐说,与比较挑剔的国际上的读者进行周旋“对我的事业至关重要”。他补充说,中国的期刊杂志不像国际刊物那样要求同一层次的批评和同行评议。

“化石标本带给我的激动与其能提供的信息量呈正比,那些化石标本确实令人非常激动。”

骆泽喜说,在中国只有几个古生物学家掌握遗传分类学,而徐星是其中之一。遗传分类学是通过分析一些种群共有的特征来确定其中存在的进化关系。西方学者以及国际期刊20多年来一直在使用遗传分类学,但是在中国,这方面一直滞后,很难企及。

在他自己的国家里,徐星跨越了学术与商业的界限。举个例子,他与郑晓亭(Xiaoting Zheng)建立了密切的关系。郑晓亭是地方一家国有金矿的前一任领导,现在是一名热心的业余化石收藏家,一名崭露头角的古生物学家,还是天宇博物馆的负责人。在天宇博物馆,郑晓亭收集的带羽恐龙化石是世界上藏量最多的一个。多年以来,徐星一直教他购买化石时要注意的地方,而且对其中的一些进行了分析。两人构成了一个强大的团队。

Feathers flying 飞行的翅膀

去年,徐星展出了天宇博物馆收藏的一个小的带羽恐龙,引起轰动。徐星将这个恐龙标本命名为晓亭-郑来纪念郑晓亭。这个恐龙的鼻子很浅,头骨形状独特,还有一些其他的特征。因此徐星和同事们将这种恐龙排在始祖鸟的近亲行列。始祖鸟长久以来被当成最古老的鸟类。但是徐星和同事们对始祖鸟进行了遗传分类学分析,打破了始祖鸟在鸟类谱系中的特殊排行位置,降低到与一大堆其他带羽恐龙一样的另一个不同的分支。这项研究遇到了来自其他古生物学家们的阻力,他们质疑遗传分类学分析法的解释力,认为在没有更多早期鸟类和近亲被发现之前,进化关系仍然不明朗。

辽宁的化石让徐星对飞行的缘由做出了其他大胆的提议。发现小盗龙化石和另一种叫近鸟龙Anchiornis)的四翼恐龙化石,让徐星认为四翼的特征并不像之前认为的那样是进化的终点,而实际上是恐龙与鸟类之间的一个过渡阶段。

“他是一个人们想了解恐龙什么东西,他就去探究什么东西的中国人。”

带羽恐龙化石也为羽毛进化的时间和原因提供了一些一手的可靠证据。康涅狄格州纽黑文耶鲁大学研究鸟类进化的理查·普拉姆说,“上个世纪的大多时间里,对羽毛进化的典型争论是关于化石记录给我们提供了任何信息。辽宁地层中的化石是翻开了一个全新的篇章。”

过去,古生物学家们推测说,羽毛最初出现是为了帮助鸟类祖先飞起来。但是根据自己的发现,徐星得出一个引起争论的结论:大多数的恐龙都至少有少量羽毛,也许羽毛最初还有其他的功能,比如说吸引异性,或抵御寒冷。

学习的榜样

徐星出众的恐龙寻踪记录让人想起了美国的古生物学奇才奥斯尼扭尔·玛希(Othniel Marsh爱德华·寇璞Edward Cope)。19世纪末,在以化石战争著称的狂热竞赛中,他们发现了许多恐龙化石。鉴于那些维多利亚时代的化石猎人经常犯一些错误,如给一些已经有名字的物种起名字等,徐星进行研究时非常谨慎仔细,并不急于出版自己的研究。他发表的一个注册新物种的论文目前还没有受到任何的质疑,麦克·本特(Mike Benton)如是说。麦克·本特是英国布里斯托尔大学的一名古生物学家,他已经分析了恐龙研究人员们研究的准确性。

徐星愿意看到中国的科学界整体上变得更谨慎一些。今年夏天旅途中,当他的司机欢快地从右侧超车时,徐星说,“中国文化由于逻辑性不够,对科学研究来说是一个问题。传统上来说,人们也不喜欢批评。同行评议时,是需要从某个角度进行批评的……”。话说到半截时,他用普通话接了个电话,几分钟后,他接着刚才停下来的话题继续道,“不过,在中国,我们还没有实实在在的同行评议体系。”

悬在中国古生物学的另一个问题是伪造现象。徐星已经敏锐地感到了这一点。2000年,他帮助揭穿了这一代以来一个最大的骗局:一个叫做古盗龙Archaeoraptor的合成标本,由一种古代鸟类的上身和小盗龙的尾巴合成。徐星说,尽管科学家们识别伪造品的能力越来越高明,但是由于贫困的农民们知道他们可以把不寻常的化石卖给博物馆或研究机构换得重金,因此伪造品仍然不断涌现。北京中科院古脊椎动物与古人类研究所的负责人周忠河说,“我们现在在古生物学方面有庞大的资源库。”“但另一方面,对遗址的破坏以及伪造现象等这一类的事情也经常是最为严重的。这方面的法律还不够健全。”

徐星对自己职业的未来以及下一代科学家的未来表示担忧。他的学生并没有表现出导师希望看到的敬业精神。“他们工作的努力程度也不及我,”他说,“也许我要求的太多,也许这是我的问题。”北京自然博物馆的馆长孟庆金说,“像徐星这样的古生物学家很难找到了。”他补充说,“部分原因可能在于中国古生物学的全球化。许多有潜力的学生跑到了美国合欧洲国家深造。”

徐星说,如果有时间的话,他愿意写一些关于如何提升中国科学形象的文章。但迄今为止,他用普通话只发表了一篇博客帖子。他说,“说实话,我不喜欢做这些事。我更愿意进行科学研究”。

徐星排的满满的日程表对他的家庭来说也是难以接受的。徐星的妻子周锺海是北京地质与地球物理研究所的秘书,两个儿子分别7岁、12岁。徐星坦言,“因为孩子渐渐长大,妻子对我颇有怨言。她说,儿子需要男性榜样。我想,她说的没错,这一点很重要。”

因此,过去的几年里,徐星尝试着多分一些时间给家人,辅导孩子作业,跟妻子打乒乓球,一连几日带家人到北京各个公园玩等。北京中科院古脊椎动物与古人类研究所的负责人看到徐星时,意识到徐身上有一些过度透支的迹象,说,“他应该稍微放慢节奏!”周忠河说,“你不能一直不停地学习,你需要一些时间培养兴趣爱好。”为了这个目标,徐星和周忠河有时在中科院古脊椎动物与古人类研究所大厅入口处的羽毛球场打羽毛球。

徐星出成果的惊人的速度不可能被他的兴趣爱好所蚕食。从诸城回到北京的办公室,徐星从上到下翻遍了两堵墙上的壁橱,拽出几块石板,指出上面的一些显著的特征和线索,也许他手上又是一件不知名的物种吧。

发现一些新生物化石,对徐星来说,与其说是对创造新纪录感兴趣,不如说是对远逝的时代提出并回答一些问题更感兴趣。在那个远逝的年代里,他的国家到处是令人眼花缭乱的带羽毛的恐龙和鸟类。举例说,他对继续探究非禽类恐龙是怎样进化出翅膀的以及这种羽毛与现代鸟类的羽毛是否有差异等方面有浓厚的兴趣。当他双眼掠过办公室里的化石时,眼睛闪闪发亮,既有疲惫更有激动。

眼看着徐星的事业逐渐腾飞的骆泽喜,同样可以看出,徐星未来的发现没有止境。“化石是不会说话的,”骆泽喜说,“需要一个有洞察力的古生物学家来讲述其中的故事。而徐星是一个善于讲述精彩故事的人。”

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