本报记者 李大庆 实习生 吴丽华

新闻缘起

中国科学院南京地质古生物研究所和中国科学院高能物理研究所于2006年6月16日在北京联合宣布，通过对贵州瓮安多细胞动物胚胎化石的外部形态和内部结构进行深入研究，科学家确认了“具极叶胚胎”这类特殊动物胚胎的存在，从而进一步证实早在5.8亿年前地球上就出现了两侧对称动物。这一研究成果为达尔文的进化论提供了新的证据。

这项研究由中科院南京地质古生物研究所陈均远研究员和高能物理研究所有关专家合作，并联合我国台湾、美国及欧洲的科学家共同完成。相关论文《中国西南地区前寒武纪磷酸盐岩化具极叶胚胎化石》于2006年6月16日发表在《科学》杂志上。研究团队利用同步辐射相衬成像方法，对贵州瓮安前寒武纪具极叶结构的磷酸盐岩化胚胎化石进行了三维无损伤研究，成功获得了化石样品内部（0.1—0.7毫米）的高分辨结构，证明所观察到的颈状构造确为极叶身份。

中科院高能物理学家冼鼎昌院士在接受本报记者专访时表示：“这项成果源于古生物学和高能物理学两大学科的交叉，生动地表明了学科融合、相互促进以及当代前沿学科研究进展中多学科互动的不可或缺性。”

化石成为检验达尔文自然演化理论的试金石

1859年，达尔文发表了著名的《物种起源》，创立了自然演化论。然而，该理论自诞生之日起就受到一些学者的强烈质疑，神学家也常以“三叶虫等复杂生命在寒武纪突然出现，而此前无化石记录”为由进行攻击。达尔文深知前寒武纪化石“零记录”问题的严重性，在《物种起源》第六版中写道：“这件事到现在为止还没有办法解释，所以或许有些人正好可以利用这个案例来驳斥我提出的演化论点。”自然演化论面临两种命运：要么前寒武纪根本不存在化石，演化论错误；要么正如达尔文所猜想，前寒武纪并非没有化石，而是未被发现或保存下来。

因此，化石成为检验达尔文理论的试金石。古生物学家为在比寒武纪更古老的地层中寻找化石付出了巨大努力。陈均远研究员指出，直到20世纪50年代，加拿大21亿年前微体植物化石和澳大利亚5.6亿年前伊迪卡拉化石群的发现，为自然演化论带来了重大突破。然而，伊迪卡拉化石群是否属于多细胞动物仍存疑，即便属于，它们也是高度特化的生物类型，与寒武纪生物之间缺乏重要的演化关系。

瓮安化石群可能再现“动物世界黎明的第一刻”

1998年2月5日，中科院南京地质古生物所陈均远、李家维的研究小组和肖书海、张昀研究小组分别在《科学》和《自然》杂志上报道了来自贵州瓮安5.8亿年前的多细胞动物化石发现。陈均远将这一比伊迪卡拉化石群早2000万年、比寒武纪早4000万年的动物化石群命名为“瓮安动物化石群”，这是世界上最古老的动物化石群。当时地球刚从长达一亿多年的大冰期走出，环境极不利于生命生存。

瓮安动物化石群的发现被国外知名演化生物学家誉为20世纪演化论的最重大成就之一。《科学》杂志评论称，它“将有可能向我们展现动物历史黎明时期的全景”。然而，如何再现这“动物世界黎明的第一刻”成为新的难题。

胚胎化石大多很小，仅0.2—0.6毫米，其内部结构和卵裂球排列方式的研究一直面临技术瓶颈。陈均远介绍，传统方法包括用醋酸将胚胎从岩石中分离后以扫描电镜观察外部形态，或将含化石的岩石加工成0.3—0.5毫米的薄片用透射显微镜观察，但薄片会破坏化石，且结构方向随机。因此，胚胎化石内部结构的研究亟需新技术突破。

共同的兴趣使学科背景相差很远的专家走到一起

为解决这一难题，两位学科背景迥异的专家走到了一起。冼鼎昌院士开玩笑说：“我们的‘婚姻’已经有7年历史了。”1998年，瓮安生物化石群发现的消息引起了他的兴趣。冼鼎昌的研究领域是同步辐射应用，但他对古生物学有浓厚兴趣，并曾思考同步辐射在化石研究中的应用。他尝试与地质学家和古生物学家讨论，但发现样品太大或研究内容不特别需要同步辐射。读到瓮安生物群报道后，他意识到同步辐射可能是一种有效手段。

1999年全国政协会议上，冼鼎昌在科技组发言中提到瓮安化石群的意义。会后，他找到陈均远教授，两人一拍即合，共同致力于展现动物黎明时期全景。

同步辐射给瓮安化石照“X光”解决古生物学难题

为使微小胚胎化石清晰成像，冼鼎昌想到用同步辐射给瓮安化石照“X光”。X光拍照可避免分层切片对化石的破坏，但普通X光机分辨率仅毫米量级，无法拍摄胚胎内部结构，且反差差。而同步辐射具有足够强度的短波长X光和优良成像分辨能力。冼鼎昌等人将这一技术应用于瓮安化石研究，在不损坏化石的情况下，清晰拍摄了亚毫米大小的胚胎内部结构，并给出高精度三维成像，解决了古生物学一大难题。古生物学与同步辐射应用的结合为科学家打开了更广阔的研究视野。

学科融合、相互促进是各个领域合作的必然选择

从1999年全国政协会议上的偶遇，到合作取得巨大成功，证实了达尔文的第二个猜想。冼鼎昌多次前往云南澄江、贵州瓮安，甚至带领同行专家考察，携带样本从北京到台湾、日本、欧洲，直至获得满意图像。他强调，同步辐射在古生物学领域的成功应用，生动表明了学科融合、相互促进以及多学科互动的不可或缺性，印证了当代先进大科学装置（如同步辐射）的发展必须走I-M-A（设备、方法、应用）三结合的道路。冼鼎昌指出，当前科学研究领域过分注重应用而忽视设备和方法，是一种误区。若仅靠引进设备，难以做出前沿成果，因为购买的设备可能已非最先进，或最先进的设备不对外出售。若方法和工具均依赖引进，则难以实现自主创新。而现代科学研究已非常深入，依靠人体感官难以有新发现，因此学科交叉与合作是必然选择，也将大有可为。