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    在古生物化石寶庫中探尋生命演化的奧秘——云南大學古生物學學科建設結碩果

    2021-06-13  

    1984年7月1日,已是侯先光到澄江縣帽天山采集生存于寒武紀時期高肌蟲化石的第五天。在野外連續工作了一個多月的他,卻依然收獲甚少。這一天,他依舊上山采集化石,首先發現納羅蟲標本,開啟了保存軟軀體化石的采集工作,使澄江生物群成為國際古生物學界、進化生物學界關注的焦點,也拉開了云南大學古生物學研究發展的序幕。



    2001年,侯先光創建了云南大學澄江動物群研究中心。2004年,云南省古生物研究重點實驗室在云南大學成立。2020年,學校整合古生物研究力量成立云南大學古生物研究院。

    20年來,云南大學古生物學學科依托云南獨特的、在世界科學界有廣泛影響的古生物資源,著力探索寒武紀早期生物、重要動植物類群演化和陸地生態系統演替等重大學術問題,產出了一系列具有重大國際影響力的突破性學術成果,為我國早期生物演化與古生態研究走向世界前沿做出了貢獻。



    古生物研究成果打開生命演化之門

    在2003年獲得國家自然科學一等獎基礎上,由云南大學古生物研究院完成的“寒武紀特異保存化石與節肢動物早期演化”研究項目通過了2020年度國家自然科學獎二等獎的評審公示,這是云南大學古生物學研究領域一項新的成就。

    2021年,云南大學古生物研究院教授畢順東在《Nature》發表文章,該研究基于對哺乳動物中耳聽小骨連接關系的新發現,提出疊覆型砧骨-錘骨關節是中耳聽小骨與下頜脫離的關鍵一步,解決了哺乳動物中耳和聽覺演化研究中存在已久的難題。

    2020年,云南大學古生物研究院研究員侯先光和馬曉婭共同通訊在《Nature》發表文章,該研究在云南省東部富含軟軀體化石保存的寒武紀地層里發現了一個新的多毛類動物,距今約5.2億年前。研究表明該動物營管居固著生活,屬于現生多毛綱的長手沙蟲科,是目前已知的現生環節動物支系的最早化石記錄,為了解環節動物的早期演化提供了重要證據,也揭示了寒武紀環節動物的生態和形態多樣性。

    2012年,云南大學古生物研究院研究員馬曉婭、侯先光在《Nature》發表文章,首次報道了特異保存的寒武紀節肢動物化石的腦神經構造。該研究被認為是最古老的動物神經系統的化石記錄,該研究成果入選了中國科學院《2013科學發展報告》第四章“2012年中國科學家具有影響力的部分工作”。此后,該研究團隊又于2013年和2014年分別在《Nature》上發表了寒武紀節肢動物中樞神經系統和寒武紀奇蝦類動物神經系統。這些重要的化石腦和中樞神經構造的發現,為理解泛節肢動物神經系統的早期起源和演化提供了重要信息。相關研究成果得到了同行的贊同和廣泛引用,帶動了各國科學家在該領域進一步探索并取得一系列重要發現,從此奠定了一個新的研究領域——“神經古生物學”。同期,馬曉婭研究員首次發現并報道了較古老的動物心血管系統,率先系統研究了寒武紀泛節肢動物的視覺系統。

    2013年云南大學古生物研究院教授張喜光在《Nature》發表研究論文,該研究發現頭部的組構可為節肢動物的系統分類和進化史提供至關重要的信息,為節肢動物早期輻射分異和演化的深入研究奠定了良好基礎。

    2008年,云南大學古生物研究院研究員侯先光在《Science》發表文章,首次發現動物的復雜集群行為在寒武紀大爆發時期已經存在。

    古生物研究院植物古生態團隊對晚古生代至中生代石松、楔葉、蕨和種子蕨、松柏、蘇鐵、銀杏等多類群化石植物開展了系統研究,為深入認識華夏植物群的組成面貌及其演替歷程提供了一系列重要線索。近年來,基于植物化石保存的古生態學信息,團隊在植物與昆蟲的協同演化、昆蟲農業化和社會化,以及深時陸地生態系統演替等方面取得突破性進展,相關重要成果發表在Nature Communications、Current Biology、Earth-Science Reviews等期刊,得到Nature Index的亮點推薦,并入選年度中國古生物學十大進展。

    云南大學古生物學學科自創建以來,在國際重要學術期刊發表論文200余篇,其中,在國際頂尖學術期刊《Science》、《Nature》發表論文10篇。承擔國家自然科學基金重點項目在內的省部級以上科研和人才項目50余項;獲得國家自然科學一等獎和二等獎各1項、教育部優秀成果獎1項、英國古生物學會國際青年古生物學家獎1項、中國青年古生物學獎1項、云南省科學技術特等獎1項、云南省科學技術杰出貢獻獎1項、云南省自然科學一等獎3項、云南省自然科學二等獎1項、“云南青年五四獎章”2項、“云南青年五四獎章集體”1項,為立足于云南的基礎學科研究的國際影響力提升起到重要推動作用。


    人才支撐讓古生物研究往縱深發展

    云南大學古生物學研究團隊“成軍”之初,只有寥寥幾人。

    如今,這支隊伍不斷發展壯大,堅守“學術報國、科研強國”的初心,秉承“邊疆資源、世界學術”的科學追求,云南大學古生物研究院形成了一批以海外留學歸來的愛國青年學者為主力的科研團隊。

    目前,云南大學古生物學研究院共有在職人員19人,年齡在45歲以下的科研人員占比近85%,16人在中國科學院或國內外著名高校獲得博士學位,7人具有長期海外留學經歷。其中德國洪堡學者1人、國家自然科學基金優秀青年科學基金獲得者1人、國家海外高層次引進人才青年項目入選者2人、國家百千萬人才工程入選者1人、云南省“云嶺高層次人才”2人、云南省中青年學術和技術帶頭人2人、云南省“萬人拔尖人才”1人。古生物研究院擁有省重點實驗室1個,教育部國際合作聯合實驗室1個、省創新團隊1個。

    青年人才不僅給研究院注入了新鮮血液,也把國際上最新的研究技術引入到了古生物學的研究當中。

    作為海外歸國人才,2015年,云南大學古生物研究院副院長劉煜首次引入使用“顯微CT技術”對澄江化石中保存的動物三維結構進行無損研究。

    “在過去三十年間,研究人員在野外采集到化石后,利用鋼針對標本進行清修,從標本表面獲取信息,這種傳統針修的方式對化石具有一定破壞性,現在直接將化石放入顯微CT設備中,經過360度旋轉掃描,得出上千張圖像,然后再運用計算機軟件將其拼合,得出來的化石三維模型能夠清晰完整地揭示動物的身體結構?!眲㈧险f,“顯微CT技術讓曾經嵌在石頭當中的標本從2D變成了更加立體直觀的3D。從化石上提取的信息量從傳統方式的30%—40%提升到了80%—90%?!?/span>

    近年來,劉煜不斷在軟件復原、掃描技巧方面不斷探索和提升。2016年,研究院首次報道了呈三維立體保存的2毫米無節幼蟲類節肢動物的最早化石記錄。在澄江化石群長達30多年的研究歷史中,如此精美保存的三維立體節肢動物幼蟲標本的發現尚屬首次。

    熒光顯微鏡、電子掃描顯微鏡、顯微CT……一系列先進的技術引入,真正的掀起一場寒武紀化石研究觀測的“技術革命”。先進技術的運用也讓古生物研究從以前的廣度轉向深度發展。

    科研平臺發揮重要科普宣傳作用

    在云南大學古生物學相關研究成果的有力支撐下,云南大學古生物研究院全力參與了申遺的具體工作,在發現帽天山澄江化石群的28年后,使得中國“澄江化石地”正式列入《世界自然遺產名錄》,為申遺成功做出了關鍵貢獻。

    之后,我國首個建在化石地遺址上的自然博物館拔地而起。

    走進澄江化石地自然博物館,一面半層樓高的化石墻佇立在主展廳一樓的正中央,這是一段取自澄江化石賦存最集中層位的地層,澄江化石群已發現的280余種寒武紀珍稀動物化石就是從這些地層中一塊塊敲出來的。博物館收藏了來自世界各地的珍稀古生物化石和現生動物標本6萬余件,其中尤以5.2億年前的澄江生物群為代表,揭示了寒武紀時期的生命演化進程。

    在澄江化石地自然博物館建成之前,位于云南大學科學樓古生物研究院的化石展覽廳就開始對外公開展示澄江動物群化石資源。研究院積極到中小學進行化石知識科普宣傳教育,接受社會機構及個人邀請,對外開展化石鑒定、講授相關知識技能,提高群眾保護古生物化石的意識,普及化石保護知識。為保護國家化石資源,提升古生物科普教育,充分發揮云南化石資源在世界古生物研究中的重要價值和意義做出貢獻。

    一直以來,研究院都與世界各國一流科研機構保持著良好的合作關系,積極推動把云南獨有的化石資源與合作機構的科研教育優勢資源相整合,通過全面、系統的國際合作管理模式,優勢互補,共同推動團隊的人才培養、科學研究國際化進程,搭建起一個國際一流、創新思想突出、科研能力卓越、發展勢頭強勁的古生物學科研隊伍合作平臺。在此基礎上,研究院于2017年獲批建設教育部“云南重大生物演化事件及古環境”國際合作聯合實驗室。研究院與美國史密森研究院國家自然歷史博物館、英國自然歷史博物館、美國哈佛大學、德國慕尼黑大學、德國明斯特大學、英國萊斯特大學等高水平院校、科研機構保持的長期國際科研合作關系,為研究人員及學生提供了國際先進科學研究技術和前沿學術交流的平臺支撐。


    來源:云報客戶端

    原文鏈接:http://ynrb-h5.yndaily.com/#/detail/normal/4289717751202816

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