舒德幹院士團隊:破解達爾文世紀難題

2020-12-05 新華網客戶端

  在我們的星球幾十億年的演變過程中,無數的物種誕生了,同時,也有無數的物種湮滅。滄海桑田,歲月賦予了這些物種一種神奇的存在方式——化石。 有這樣一群人,他們奉獻一生,只為尋找化石秘密;他們默默無聞,用自己的青春年華孜孜不倦地還原地球過往的印記。近日,由中國古生物化石保護基金會聯合新華公益推出的「平凡化石故事•非凡貢獻人物」活動,將發掘這些在古生物化石發現、科研、修復、宣傳、藝術展示、文化傳承以及保護等方面做出不朽貢獻的人物,揭開這些人物背後鮮為人知的故事。

  天剛亮,韓健再次背上他的化石採集工具,來到了他熟悉的「戰場」——位於陝南地區的「寬川鋪生物群」。作為西北大學以舒德幹院士為主的早期生命研究團隊一員,韓健研究員已將研究目光投向這裡十年之久。

  圖為西北大學早期生命研究群體骨幹成員(左三為舒德幹院士)。

  每次出野外,團隊會將採集到信息豐富的數百塊化石帶回位於西北大學科研樓的實驗室逐個分析研究。通過酸蝕法、顯微電鏡、顯微CT等技術手段的幫助,他們得以與5億多年前的生命體開展一場場「遠古對話」。十年來的無聲對話,讓他們發現了最古老的人類遠祖:冠狀皺囊動物。這種成體僅1毫米的微型動物,是迄今為止發現最古老的原始後口動物,被認為代表著顯生宙最早期的微型人類遠祖至親。這一發現,將對人類早期祖先的認知,由距今5.2億年前推至十分接近顯生宙始點(5.4億年前)的5.35億年前,其體積也由「釐米級」推至「毫米級」。2017年2月9日,《Nature》雜誌以封面亮點論文的形式刊發了研究文章,並評價該研究「為人類遠古起源研究的『重大懸案』找到了實證」,國際學術界和新聞界為之震動。紐約時報、英國BBC、衛報、泰晤士報等媒體紛紛發布長篇報導。

  這篇論文,是由舒德幹院士領軍的西北大學早期生命研究團隊20年以來,在國際頂尖學術期刊《Nature》、《Science》上發表的第13篇研究論文。

  聚焦前沿,潛心破解世界「懸案」

  在探尋生物演化的過程中,令達爾文當年倍感困惑的謎題就是進化論缺少「演化過渡類群」證據的支持。舒德幹團隊發現的「基礎動物亞界」的春光蟲,「原口動物亞界」的仙人掌滇蟲,「後口動物亞界」的古蟲動物門、古囊動物、雲南蟲類、華夏鰻、長江海鞘、昆明魚類、皺囊蟲等都是動物高階元演化的過渡類群的可靠代表。這些重要科學發現使團隊揭示了動物三大亞界關鍵門類的起源和演化關係,實證了前寒武紀與寒武紀之間動物演化的連續性,進而首次構建了完整的早期動物樹框架圖。這是在達爾文提出地球生命呈萬物共祖的「樹形演化」猜想後,首次有學者勾勒出動物門類起源爆發時,基礎動物、原口動物、後口動物三大枝系演化「大樹」的基本輪廓。「面對動物樹在源頭時段演化成型的序列證據,達爾文如果在天有靈,一定含笑九泉」。舒德幹如是說。

  除了實證研究,西北大學早期生命團隊還大膽進行理論創新,提出了「三幕式寒武紀大爆發」新假說。假說認為,從5.6億年-5.2億年,歷時約四千萬年,基礎動物、原口動物、後口動物三大亞界先後由量變到質變,依次發生門類爆發,導致在澄江動物群時期完整動物樹框架在地球上首次成型,寒武紀大爆發基本結束。新假說揭示了動物界在4千萬年的時間裡,從雙胚層到三胚層,再到口肛倒轉、新陳代謝系統不斷升級的演化過程,反映了寒武紀大爆發過程的階段性和連續性,揭示了令達爾文倍感困惑的寒武紀大爆發事件的本質內涵。該假說及其系列性化石實證成果「地球動物樹成型」獲2016年度國家自然科學獎二等獎。

  通過數十年如一日的不懈努力,他們完成了看似「不可能的任務」。地方高校不僅能做好基礎科學研究,還能做出國際一流的成果。

  圖為工作中的舒德幹院士。

  傳道受業,科學精神代代相傳

  1995年,在舒德幹的組織協調下,「西北大學早期生命研究所」成立。至今研究團隊中的中青年骨幹華洪、張興亮、韓健、張志飛、劉建妮等均為西北大學自主培養。團隊目前在職的6名主要研究人員,年齡從70歲到38歲,全部具有博士學位以及在海外留學和國際合作研究、主持國家級基礎研究課題的經歷。

  中科院院士翟明國曾用「有信念、有堅持」評價該團隊:「有信念,就是有科學理念和問題導向。他們以生命演化為核心,以生物進化鏈條(生物樹)為關鍵,發現問題和解決問題;有堅持,就是潛心研究,不見異思遷。」

  在地處西北的省屬高校做研究,不僅要坐得住冷板凳,還要耐得住清貧,頂得住壓力。舒德幹院士曾笑談,18年前,給《Nature》投稿的「昆明魚」、「海口魚」「雲南蟲」等照片,是他們在地質系男廁所的「自建暗室」裡衝洗出來的;身高1.83米的張興亮在讀碩士時跟他出差,每每在點菜的時候都會考慮到儘量節約,說「舒老師,咱們就點個燒豆腐吧」……即便是這樣的條件下,面對國外科研院所的邀約,舒德幹和他的團隊,依舊不為所動:「最好的研究要由中國人來做,新的學術思想應該由中國人提出」,這是他們的回答。在談到對研究對象命名時,舒德幹說「我們之所以為所發現的古老生物以『華夏鰻』『昆明魚』『海口魚』『長江海鞘』等字眼命名,就是為了紀念發現它們的地方,記載中國在科學史上的重要貢獻。中國需要更多的人來為這塊碑培土,為我們這樣一個偉大的、曾經創造過無數優秀文明的國度增添更多的榮譽。」

  2017年,在接待新華社等中央媒體採訪時,舒德幹介紹成果的第一句話這樣說:「『冠狀皺囊動物』的發現,主要貢獻者是韓健,韓健是論文的第一作者,野外工作和實驗室工作基本上是由韓健完成的。」記者許祖華當即感嘆,「團隊領軍人物有這樣的胸懷和格局,真令人羨慕。」「要儘快把年輕人帶起來、推上去,引導文化基因代代相傳。」「學術傳承高於個人得失,團隊帶頭人要為年輕人創造最大的發展空間,讓年輕人擁有獨立的研究方向,並對前途充滿信心。」舒德幹是這麼說的,更是這麼做的。正是在舒德幹從入門到成才、從為學到為人的教導引領下,團隊內部的共享交流十分順暢,團隊整體資源優勢得到充分發揮,「學術之樹」得以茁壯成長,枝繁葉茂。

  公誠勤樸,自強不息默默進取

  有人把古生物研究團隊科學的梯隊、豐碩的成果,歸結為「舒德幹現象」,舒德幹連忙推辭:「這不是什麼現象,我們是西北大學的團隊,其實秉承的是『公誠勤樸』的校訓」。

  西北大學115年辦學歷史,淬鍊出的「公誠勤樸」四字校訓和「艱苦創業、自強不息」的西大精神,在此精神的感召下,一批教授專家甘於默默奉獻。從舒德幹團隊的系列成果,到侯伯宇創立的「侯氏理論」,再到張伯聲教授的「地殼波浪狀鑲嵌構造學說」、王戍堂教授的「王氏定理」……西大人在艱苦的環境中創造出了一個又一個奇蹟。

  除了西大精神的薪火相傳,制度保障對學術團隊的發展也起到至關重要的作用。西北大學一直鼓勵從事基礎研究的教師和團隊以催生重大原創性成果為重點,潛心研究、長期積累。在人才聘用、科研項目管理、課程設置、資源使用等方面都給予更多的自主權,激發了其科研動力。2016年,學校明確了「獎勵高端、調動中堅、扶持青年」的人才隊伍建設思路,出政策、建機制、推舉措,取得了顯著成效。

  舒德幹在獲得國家自然科學一等獎後,曾受到國內高校高薪厚職的邀請。他說,「我捨不得西大這個寧靜地方,在這裡,我們能更心無旁騖的搞研究。」

相關焦點

  • 講座| 中科院院士舒德幹:原來人類最早的祖先是「蟲」
    【編者按】近日,中國科學院院士舒德幹教授做客北大書店,圍繞達爾文的《物種起源》和進化學說,舒教授結合他一生從事的古生物學發掘和研究經歷,帶領我們跨越數億年的歷史,向前追溯,尋找地球上人類最早的祖先。1837年達爾文手繪的「生命樹」草圖如何解開達爾文的「三個難題」?沿著達爾文足跡往前走,就要發展進化論,實際上就是實證進化論。
  • 節肢動物門起源與早期演化難題被破解
    節肢動物門起源與早期演化難題被破解
  • 破解達爾文懸案!5億年前人類最古老的祖先原來是它
    出品:"格致論道講壇"公眾號(ID:SELFtalks) 以下內容為中國科學院院士、進化古生物學家舒德幹演講實錄: 非常榮幸有機會分享多年來學習達爾文進化論、做科學研究的一些心得體會。
  • 中大教授朱熹平破解數學世紀難題龐加萊猜想
    中大教授朱熹平旅美數學家曹懷東破解龐加萊猜想該猜想為七大數學世紀難題之一據新華社電國際數學界關註上百年的重大難題———龐加萊猜想,近日被完全破解。20世紀80年代初,美國數學家瑟斯頓教授因得出了部分證明結果而獲得菲爾茲獎。之後,美國數學家漢密爾頓也取得了重要進展。2003年,俄羅斯數學家佩雷爾曼更是提出了解決的要領。運用漢密爾頓、佩雷爾曼的理論,朱熹平和曹懷東第一次成功處理了猜想中「奇異點」的難題,發表了300多頁的論文,給出了龐加萊猜想的完全證明。
  • Science重磅:上科大免疫化學所饒子和團隊攻克結核病半世紀難題
    其中,上科大免疫化學研究所饒子和院士研究科研團隊六年攻堅,在國際上首次成功解析分枝桿菌關鍵的阿拉伯糖基轉移酶複合體的「藥靶-藥物」三維結構,揭示了一線抗結核藥物乙胺丁醇作用於該靶點的精確分子機制,這也是乙胺丁醇問世半世紀以來,科學家首次從分子水平上破解這一抗結核「傳統老藥」的抑菌機制,為解決結核病耐藥問題、研發新型抗結核藥物奠定了重要基礎。
  • 難倒達爾文的生命懸案被中國科學家成功破解,被譽為最驚人發現
    寒武紀生命大爆發的生物化石,作為最有力的證據,其在達爾文創建進化論的時代,就已經越來越多地被發現。而這些證據越是充分,越是令達爾文感到困惑。因為這似乎打破了他所堅持的地球生命進化規律。因此,達爾文曾經狠下功夫,進行過潛心研究,但是最終他也沒有找出寒武紀生命大爆發的背後原因,從此這便成為一個巨大的「懸案」,並折磨著一代又一代演化生物學科學家。然而,轉機終於還是出現了。
  • 一隻來自寒武紀的「麒麟蝦」破解「達爾文困惑」
    當初達爾文的困惑是「5.4億年前至5.3億年前,古生代之初的寒武紀生命大爆發現象——許多動物突然出現在化石記錄中,在更早期的巖層中卻沒有明顯的祖先」。 一百多年來,這道難題,困擾著一代又一代中外科學家。直到1984年,雲南澄江帽天山附近,中科院南古所的科學家發現了距今約5.2億年的澄江動物化石群。
  • 中國兩數學家破解世界百年難題龐加萊猜想(圖)
    破解和『封頂』的意義是十分深遠的。」丘成桐說,哥德巴赫猜想很重要,但是龐加萊猜想更重要。  丘成桐說,這兩位中國數學家取得的研究成果是基礎研究領域一項國際領先的成果。龐加萊猜想的證明將幫助科學家進一步認識我們所生存的空間,並將對物理學和工程學的發展產生重要影響。
  • 北大科研團隊破解碳納米管應用難題
    原標題:北大科研團隊破解碳納米管應用難題 北京大學化學與分子工程學院李彥教授課題組在單壁碳納米管手性可控生長研究上取得重要突破,該成果日前在《自然》雜誌上發表。
  • 中國科學家推翻達爾文猜想:冰河世紀物種起源於西藏?
    穿越回百萬年前的冰河世紀,他的足跡跟隨著雪豹、北極狐、披毛犀化石,走出西藏,走向地球的各個角落。他尋找化石證據,提出冰期動物走出西藏理論,反轉了達爾文觀點。為什麼選擇古生物專業?達爾文的觀點聽著確實有一定道理,因為北極很冷,冰河世紀開始前這些動物只能生活在北極圈,隨著冰期到來全球變冷,動物們離開北極向世界各地擴散。可是,達爾文一定正確嗎?
  • 90後學渣破解世界難題,三位院士致信中央,破格成為最年輕教授
    可就是這樣的學渣,卻破解了世界知名的數學難題,破格成為中南大學的教授,他就是劉路。 逆襲考入中南大學,破解「西塔潘猜想」難題 雖然看到 劉路成績不理想,可是看到孩子天天晚上十二點了也還在學習不忍心責怪,只當兒子是笨來點。可是這位母親可能是沒有想到兒子整天看似不好好學習,卻是在 研究數論,這與天天上網玩遊戲的孩子簡直相差太多。
  • 賀川生破解百年邏輯語義學世界難題
    賀川生破解百年邏輯語義學世界難題  ·1905年,英國著名哲學家羅素提出「摹狀詞」理論,被稱為邏輯語義學界的「哥德巴赫猜想」  ·此難題是當今人工智慧和自然語言處理的「必答題」。破解之後,機器人能「聽懂」指令  本報10月8日訊(記者 何國慶 通訊員 李妍蓉)「一個人在公園散步,他吹著口哨。」「他」如何指代前面提到的「一個人」?這個看似司空見慣的語言現象,卻是邏輯語義學上的一道百年難題。
  • 南開團隊Science發文 解決困擾不對稱催化領域半個多世紀難題
    中國青年報客戶端訊(中國青年報·中國青年網記者胡春豔 通訊員馬超)11月22日,國際著名期刊《Science》在線發表南開大學周其林和朱守非團隊題為 「Highly enantioselective carbene insertion into N-H bonds of aliphatic amines
  • 十八大代表、西北大學教授舒德幹簡介
    舒德幹教授,男, 湖北省鄂州市人,1946年生於湖南湘潭。 西北大學早期生命研究所所長,德國洪堡博士後,長江學者,中國科學院院士。 1969年畢業於北京大學地質地理系古生物學專業,1981年獲西北大學地質系碩士學位,1987年獲中國地質大學(北京)理學博士學位。