陳均遠等人對海口蟲的研究成果表明，脊椎動物的演化在5.2億年前就已拉開序幕。這些保存驚人完好的化石，展現了一幅包括人類在內的脊椎動物遠祖的生動「肖像」。這一發現被一些國外科學家譽為「人類重塑地球生命史的一項驚人成就」。
■本報記者 張文靜
雲南昆明滇池之畔，海口鎮耳材村村後，有一個長2000米、寬1000米的斜坡，當地人稱之為「方凳石坎」「大石頭」和「發財洞」，那裡是村民們背柴休息、取石蓋房之所。
上世紀的最後一年，村裡來了幾位古生物學家，他們拿著榔頭這裡敲敲、那裡打打，在此挖掘出了300多件化石。這些化石只有幾釐米長，卻異常完整、清晰，被命名為海口蟲化石。對這些小小化石的研究，揭開了這片土地隱藏的秘密——在5.2億年前，這裡曾是最古老的脊椎動物的棲息地和埋葬地。
意料之外的發現
1999年，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南古所）研究員陳均遠來到雲南昆明海口鎮，原本是為了尋找雲南蟲。
雲南蟲化石是1991年南古所研究員侯先光在雲南澄江帽天山發現的。此後，多位古生物學家對雲南蟲進行了研究。1995年，根據侯先光發現的化石，陳均遠等人在《自然》雜誌上發表論文，首次將雲南蟲解讀為脊索動物的最早祖先。
脊索動物包括尾索動物、頭索動物和脊椎動物，堪稱動物界最神奇的一門。脊椎動物中的魚類又演化到兩棲類，再到爬行類，從中分化出哺乳類和鳥類，哺乳類中的一支進一步發展成了人類。正因其與人類密切相關，所以脊索動物的起源也是人們最為關心的問題之一。
陳均遠等人的這個研究成果將脊索動物的歷史起點，從寒武紀中期向前推進了1500萬年。這很快在國際上引起了反響和評論。1995年，美國《紐約日報》發表一篇名為《從雲南蟲到你之路》的報導，認為雲南蟲的發現打開了探索地球早期生命起源的一扇窗戶。同年，美國《科學新聞》周刊也為此發表封面文章，題目就是《通向脊椎骨之路》。脊索動物的起源問題成為學界的研究熱點，陳均遠也繼續尋找更多、更完整的雲南蟲化石來研究。
那時，帽天山化石遺址已被保護起來，很難再挖掘，於是陳均遠將眼光投向了幾十公裡外的海口鎮。那裡有著與帽天山同時代的沉積巖，極有可能也存在著大量類似的化石。
由於此時陳均遠已經開始了對貴州甕安化石群的研究，另一邊對雲南蟲的研究又無法放下，兩者都要兼顧的陳均遠索性直接將工作基地搬到了野外，在化石挖掘地附近的昆陽磷礦旁租了個房子，一邊挖掘化石，一邊作研究，工作和生活都在那裡。
陳均遠對彼時剛剛畢業的學生黃迪穎說：「你的任務就是好好找雲南蟲。」不久後，黃迪穎告訴陳均遠，新的雲南蟲化石找到了。陳均遠拿起一看，感覺很驚奇，化石保存非常完美，很像雲南蟲，但又有明顯不同——雲南蟲的脊索下方有13對生殖腺，而新化石上的生物只有4對，這是一種新的生物類型。
於是，陳均遠決定，趕緊到黃迪穎挖掘的地方對這種化石進行重點挖掘。短短兩個星期內，他們就積累了不少化石，最後達到了300多塊，這個新的生物類型被命名為海口蟲。
脊椎動物遠祖的生動「肖像」
海口蟲化石標本完整得令人興奮。海口蟲化石標本長不過4釐米，用顯微鏡看，在橙黃色的頁巖片上，研究人員能觀察到其清晰的身體結構和解剖學細節，它們有著口須、眼睛、鼻孔、帶關節的鰓弓、比較寬大的鰓裂、支動脈、貫穿整個身體的脊索、間腦和後腦、嗅球、視神經束、肌肉纖維、簡單的消化道、背鰭和尾部構造，這些特徵顯示，海口蟲可能是一種原始的脊椎動物。這個發現表明，早在寒武紀大爆發時期，脊椎動物就已經出現了。
由於根本沒想到會找到這麼早就出現的脊椎動物，陳均遠等人在這方面的知識還沒有足夠的準備。那時，他們駐守在野外，很難查閱文獻，也沒有現在已經普及的網絡，一個傳真機已經是他們手裡最好的通信裝備了。好在陳均遠正與臺灣清華大學教授李家維合作，李家維當時在臺中自然科學博物館任館長，那裡圖書館的資料很齊全。陳均遠聯繫李家維，請他把有關脊椎動物的最系統的書傳真過來。於是，李家維傳真了一整本書給陳均遠，研究人員則一邊查閱資料，一邊寫作學術論文。
論文投給《自然》雜誌後，陳均遠恰好主持了在雲南澄江的一次關於動物起源的國際會議。在會議的開幕典禮上，陳均遠特地做了一個海口蟲形狀的蛋糕。「可見我們那時候對海口蟲研究論文的發表已經很有信心，覺得《自然》一定會接收。」果不其然，沒多久，這篇論文被《自然》接收了。
1999年12月，《自然》發表了由陳均遠、黃迪穎和李家維合作撰寫的論文，公布了對海口蟲的研究結果。
陳均遠等人對海口蟲的研究成果表明，脊椎動物的演化在5.2億年前就已拉開序幕。這些保存驚人完好的化石，展現了一幅包括人類在內的脊椎動物遠祖的生動「肖像」。這一發現被一些國外科學家譽為「人類重塑地球生命史的一項驚人成就」。
新世紀之交的回眸
此後，陳均遠與美國科學家等合作，對海口蟲進行進一步研究。
以往，人們認為脊椎動物頭化和內骨骼化是同時完成的。但海口蟲的大腦結構表明，脊椎動物的演化是以頭化為起點，即在脊椎骨出現約1億年前的寒武紀早期，脊椎動物的祖先就已開始頭化，其後才逐步完成內骨化和脊椎骨的演化。
現代的脊椎動物無疑都具備脊椎和頭顱，科學界也曾認為脊椎骨或頭顱是脊椎動物的主要特徵，但海口蟲有原脊椎構造，卻沒有複雜頭顱。可見，在脊椎動物剛剛出現的原始階段，脊椎與頭顱這樣的顯著特徵並沒有最終完成。那麼，什麼才是最原始脊椎動物的關鍵特徵呢？
依據對海口蟲的研究，陳均遠等人提出了「神經嵴動物」的新概念，將「有無神經嵴」作為區別無脊椎動物與脊椎動物的關鍵特徵。海口蟲有鰓弓，陳均遠推測其還有內咽肌，這些都是神經嵴細胞的衍生結構。
神經嵴是脊椎動物胚胎發育中的一種過渡性結構，是在神經管建成時位於神經管和表皮之間一條縱向的細胞帶。脊椎動物之所以與其他動物如此不同，其很多特點都與頭有關，其中包括頭蓋骨和專門化的眼睛及耳朵，而頭的形式在很大程度上是由神經嵴細胞決定的。
對於「神經嵴動物」的觀點也得到了國際學術界的認同。海口蟲存在著神經嵴的衍生結構，為其已實現從無脊椎動物向脊椎動物的飛躍再次提供了有力證明。
包括人類在內的脊椎動物起源於何時、最早的祖先是什麼，向來是科學家關注的課題。人類的身體內蘊藏著許多我們至今未知的奧秘，比如我們體內的脊椎骨，我們是怎樣從蠕蟲一樣的無脊椎動物轉眼間就出現了脊椎骨呢？這中間丟失了怎樣一個重要的進化環節？因為回答了這些重要問題，對海口蟲化石的研究得到了學術界的關注。
在海口蟲發現稍早之時，西北大學教授舒德幹在帽天山也發現了比海口蟲更加進步的海口魚。這些化石都顯示出，早在寒武紀時期，脊椎動物的多樣性已經顯現。「這些研究讓人們對寒武紀大爆發有了更深入的認識，那時不僅出現了奇蝦、微網蟲等怪異的生物，也出現了影響至今的脊椎動物。」陳均遠說道。
就這樣，在人類走向新世紀的當口，由於海口蟲等化石標本的出現，我們得以再次回眸，探尋人類祖先最初的蹤跡。
《中國科學報》 (2017-08-18 第5版 文化)