高克勤，北京大學地球與空間科學學院教授，北大長江特聘教授。
蠑螈化石
［科學時報 李曉明 報導］闊口小眼，傻乎乎的，多看一會兒就會覺得滑稽而親切，時而又帶一點威嚴——這就是現在世界上最大的兩棲動物娃娃魚的魅力。
娃娃魚學名大鯢，屬於有尾兩棲動物中原始的隱鰓鯢科，因其形態特徵的高度保守性而被稱為生物進化的「活化石」。在它的進化過程中深藏著怎樣的秘密？人類已經發現的6000多萬年前的蠑螈化石和1.6億多年前的早期蠑螈化石之間，有著超過1億年的斷層。在這1億多年的漫長歷史中「活化石」經歷了怎樣的變化？這一直是古生物進化研究中的一個未知領域。
日前，《科學時報》記者走進北京大學地空學院教授、長江特聘教授高克勤的研究室，求解這一生物進化的謎團。這位近年來活躍在國際兩棲類化石研究前沿的古生物學家，一直致力於揭開蠑螈類進化史上的重重迷霧，探索地球歷史上早期蠑螈類的進化歷程。
進化史上的缺失環節
最新的統計表明，世界上已知現生兩棲動物有6100多種，超過了包括人在內的哺乳動物（5400種），是地球生物多樣性的重要組成部分。不過，關於兩棲類的進化史，人們所知有限，過去的100多年中，學術界一直在爭論中艱難跋涉，進展緩慢。
生活在19世紀的德國著名生物學家赫克爾，首次提出了滑體兩棲類的概念，但是他指的是有尾目（即蠑螈類）和無尾目（青蛙、蟾蜍即屬此類），沒有包括人們並不熟悉的蚓螈目（形如蚯蚓，無尾巴和四肢）。100多年來，學術界在滑體兩棲類的起源及其包括的3個類群之間親緣關係問題上爭論不休，一直沒有達成共識，成了脊椎動物系統演化研究中未解的重大難題之一。
新近的分子生物學DNA、RNA 序列的分析研究，無論其結果是將蠑螈類與蚓螈類組合，還是與蛙類組合成姊妹群，都聲稱證明現生兩棲類是一個具有共同祖先的自然類群。
「但問題在於，無論是分子生物學證據還是解剖學證據，都會得出同一結論。因為取樣的現生三個類群都是兩棲類，相對其他脊椎動物而言，它們肯定會構成一個自然類群。」高克勤說，「只有追溯現生兩棲類3個支系各自的進化歷史，才能找到問題的答案。」
兩棲類是脊椎動物進化從水生到陸生重大轉變過程中的一個過渡類群，在地球生命進化研究中佔有重要地位。在3個現生兩棲動物類群裡面，青蛙等無尾類尾巴已經退化了，後肢伸長，而蚓螈類既無四肢，也無尾巴，都已經發生特化，僅有蠑螈類靠近祖先的形態，有尾巴和四肢。因此，解答問題的關鍵在於追尋史前蠑螈類的進化過程。
高克勤介紹，蠑螈類是現生兩棲類中具有高度形態保守性和生態功能多樣性的原始類群，在現代生物學中，它們是研究脊椎動物解剖結構進化發育形式的範例類群，在研究兩棲動物起源進化方面有著重要意義。
但不幸的是，在世界範圍內，早期蠑螈類化石的發現寥若晨星，在過去的近兩個世紀中，中生代的化石記錄只在歐美有零星的發現和報導，缺少可靠的化石記錄，尤其是早期記錄，一直是蠑螈類進化史深入研究的一大障礙。
尋找中國的蠑螈化石
1995年，在美國舉行的一次學術交流會上，中國地質科學院教授程政武向高克勤展示了一些化石的照片。高克勤被其中兩張比較特別的蠑螈類圖片深深吸引了。
這個偶然的機會促成了兩位學者的合作，從此揭開了中國早期蠑螈類化石大發現的序幕。
1997年，高克勤帶領的野外考察隊在河北鳳山盆地一帶進行科學發掘。早在上世紀70年代，這裡就有蠑螈類化石發現的記錄，但是時過境遷，厚厚的第四紀黃土堆積和繁茂的植被給發掘工作帶來了相當的麻煩。當年參與化石發現的地質隊的老專家手持原始的路線圖和化石點標記，卻再也找不到化石層位了。高克勤帶領考察隊一連在山溝裡兜兜轉轉好幾天，依然一無所獲，已經不再抱有任何希望了。眼看天就快黑了，隊伍正準備撤離的時候，一位考察隊員隨手拿起一塊巖片用地質錘敲了一下，似乎沒什麼東西，正打算扔在腳下，但再一細看卻眼睛一亮：哎呀，有東西！
驚喜的喊聲穿透暮色，考察隊圍攏起來，真的是蠑螈化石！不過更大的驚喜還在後面，在揭露的不足10平方米的化石堆積層中，他們最終發現了500多件完整的距今１億多年的蠑螈類化石。
這些蠑螈化石既有成年個體也有幼年個體，密集埋藏在同一層火山灰沉積地層中，基本上沒有被破壞。通過對這些化石的沉積埋藏進行分析，可以想像1億多年前發生的那一幕場景：這裡是一片湖泊，一群群或大或小的蠑螈正在水下嬉戲……突如其來的火山爆發打破了湖泊的寧靜，漫天的火山塵埃一下子把這些在盡情享受自然的小動物掩埋起來……1億多年後，一把地質錘輕輕敲開了史前塵封的記憶，發現了這一凝固在巖層中的災難性事件。
2001年，高克勤與美國芝加哥大學生物解剖學系系主任尼爾·舒賓教授合作在《自然》雜誌上報導了這起發現的研究成果，較成功地運用了形態學、分子生物學和古生物化石的全信息系統分析方法對蠑螈類進化歷史作了新的解譯。他們的研究成果在國際上引起強烈的反響。
這一發現被美國著名的《發現》雜誌評為2001年度世界35個科技領域內100項重大發現之一，並以《金色池塘》為題介紹了這項科研成果。加拿大麥吉爾大學生物學家羅卜特教授在評述中對這一發現給予了高度讚譽：「在我們的夢想中，幾乎沒有人能夠想像發現如此完美的化石記錄。」
潛心於早期兩棲類化石研究的高克勤沒有停下搜尋與發掘的腳步。2000年，內蒙古寧城發現了時代比鳳山更早的蠑螈類化石，距今約1.6億年。此後，高克勤相繼在河北、吉林、遼寧、內蒙古等地陸續發現了十多種早期蠑螈類化石。
高克勤說：「此前，在世界蠑螈化石發現的版圖上，中國僅有楊鍾健先生1965年在山東發現的距今1000多萬年的新生代化石記錄，在恐龍生活的中生代沒有化石記錄，而近幾年大量化石的發現，一下子使中國成為中生代早期蠑螈類化石發現最豐富的國家。」
最早的蠑螈化石
在內蒙古寧城地區發現蠑螈類化石後，高克勤再次與芝加哥大學的尼爾·舒賓教授進行了合作研究。
2003年3月，國際權威學術刊物英國《自然》雜誌以4個版面發表了他們撰寫的題為《最早的冠群蠑螈類化石》的文章，並配以大幅圖片展示保存的精美絕倫的寧城化石。這在國內外學術界引起了相當大的反響。這項研究成果被評選為2003年度中國高等學校十大科學進展之一。
這篇文章首先經過特徵分析，把內蒙古新發現的蠑螈類化石歸入了包括現生大鯢在內的隱鰓鯢科，為目前唯一發現的恐龍時代的隱鰓鯢科化石，把大鯢這一珍稀動物的起源時間向前推進了１億多年。在此基礎上進而對蠑螈類的生物地理演化史進行分析，顯示早期進化分支演化事件是在亞洲大陸發生的。對現生蠑螈類分子生物學資料和形態學特徵的綜合研究顯示，蠑螈的主要類群很早就開始分異演化。
高克勤的發現揭示了早期蠑螈類進化過程中的一個重要事件，即最原始的兩個科——隱鰓鯢科和小鯢科的分化很可能是在侏羅紀中期之前於亞洲大陸發生的。這一成果的科學意義得到《自然》的重視，破格給予4個整版發表。
高克勤指出：「儘管現存娃娃魚與這些新發現的化石相隔達1.6億多年，但二者在解剖結構和生長發育過程中並沒有根本性的差異。」可以說，大鯢就是名副其實的兩棲類動物的「活化石」。
有望揭開蠑螈類進化之謎
與寧城的發現相比，新近在河北、吉林、遼寧、內蒙古等4省區陸續發現的10多種蠑螈類化石研究更值得期待。
現生蠑螈類有10個科，兩個科基本沒有化石記錄，其他科的化石記錄多限於新生代，僅有1個科的化石記錄進入了6500萬年前的中生代，但也沒有更早期的化石記錄。也就是說，從晚侏羅紀1.4億年前一直到新生代開始的6500萬年前，一直缺少充分的蠑螈類化石證據，這是進化史研究中一個很大的化石記錄間斷。
截至目前，北京大學已經收藏了4省區不同地點和層位採掘的10多種、千餘件蠑螈類化石，這將為尋找它們與現生科的聯繫以及所在進化史上的位置帶來新的研究線索，為接續蠑螈類早期進化史上缺失的關鍵環節帶來希望。
「這些產出在中生代地層中的大量蠑螈化石，將為研究有尾兩棲類早期進化歷史提供關鍵性的化石材料。」高克勤介紹說，與世界其他地方的零星蠑螈類化石記錄相比，中國發現的化石時代早、保存完整、個體數目多、門類豐富，而且還包括成年體和幼年體不同發育階段的標本，以及變態和幼態持續兩種基本發育類型的標本。這樣豐富全面的化石保存為我國早期蠑螈類進化分異研究提供了獨特的優勢條件，也是世界範圍兩棲類進化史研究領域中的關鍵性化石材料。
這是非常繁重、挑戰性很強的研究工作。高克勤說，這些化石在兩棲類進化研究中具有任何現生種類都不能取代的關鍵作用，確定其分類和生物地理演化位置具有潛在的突破性研究意義。
或許，隨著研究的深入，早期蠑螈類進化之謎有望就此揭開。