大美科学家丨卢静与你讲述人&古鱼的美丽故事

大美科学 2019-04-23

　　在中科院古生物研究所初见卢静老师，一身户外装备，背着一个大的双肩包，行色匆匆，看起来更像是一个刚刚结束行程的旅行家。

　　卢老师见到我们笑靥如花，热情招呼我们，看来今天的访谈将是一场愉快的对话。

　　整个采访持续半个多小时，卢老师带着我们参观了她的办公室，认识了许多古生物标本，这是我们第一次见到这么多的古鱼标本，看到了与人类祖先有密切联系的肉鳍鱼类，戴上VR眼镜近距离的接触了4.1亿年前的蝶柱鱼化石。此外，卢老师还跟我们分享一个有趣的巧合，原来《龙珠》中的悟空和肉鳍鱼类竟然还有这种关系……

　　▽ 现代鱼类头骨标本

　　△ 肉鳍鱼类模型

　　卢静老师接受大美科学访谈

　　采访人：王冰

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　　您能先简单介绍下自己以及具体的研究领域是什么吗？

　　卢静老师

　　我是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员卢静，主要的研究领域是古代鱼类，也就是古生代，距现在大概4亿年前的古鱼类研究，研究方法是用高精度的CT扫描，对鱼的脑颅进行重建，然后复原它们的中枢神经系统，来讨论从鱼类到四足动物演化的关键，这些早期的脊椎动物发生了哪些重要的演化。

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　　您是如何走上古生物研究这条道路的呢？

　　卢静老师

　　其实我最早的时候喜欢的是考古，小时候很迷《夺宝奇兵》印第安纳琼斯系列，读中学的时候看过一部纪录片《保护可可西里》，讲的是保护藏羚羊和野生动物，我又对动物研究产生了很浓的兴趣，大学学的是生物，想着以后做科研，但是不知道具体方向。在考研选择专业时，看到“古脊椎与古人类研究所”这个名字，当我看到这个名字时并不是很了解，但是我就觉得这是我要去的地方。古人类和脊椎动物都是我最喜欢的，于是我就来了。

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　　您在2012年发现了最古老的基干四足动物——奇异东生鱼，获得十大地质进展。

　　△ 奇异东生鱼生态复原图（Brian Choo绘）

　　背景为最古老的空棘鱼孔骨鱼

　　能跟我们分享下当时深入了科考一线有哪些趣事吗？在工作和研究中，是否有时会感觉到因为性别原因而受到一些障碍？

　　卢静老师

　　我并不觉得，在野外的时候你并不会觉得是女性你就要怎样，（要这么想就给队友增加负担了）。首先我们做这个专业，野外是最吸引我的一个部分。如果我们这个专业不能出野外，我可能就不会选择这个专业了。出野外的时候，不会把自己当成一个女性来看待，我只关心是大家怎么齐心协力把工作做成。

　　虽然我们那个成果（发现奇异东生鱼）是2012年发表的，但是实际上我们的野外工作已经陆陆续续的进行了大概7、8年，我们2005年第一次到那个地方，然后一直到2008年在那里连续进行挖掘，最后找到了一批标本……还获得了2012年的“十大地质进展” ，我也觉得很荣幸。

　　△ 三叠纪空棘鱼新种化石

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　　真实的野外考古，是不是有很全的设备，真的像科幻电影演绎的那样精彩？您能不能跟我们分享下真实的野外考古场景？

　　△ 晚泥盆世四足形类真掌鳍鱼化石

　　卢静老师

　　真实的野外发掘是非常枯燥的，但是也有让人很兴奋的点。我们的野外发掘可以分成两个部分，第一个部分是要寻找标本；第二个部分是找到标本后要进行定点发掘。

　　在寻找标本的过程中很有意思，因为我们要走很多不同的地方，见到很多风景，可以看到别人看不到的东西。一旦找到化石就要开始定点发掘了，也就意味着我们要在发现化石的地方开始至少半个月的工作，……其实是一件非常枯燥的事情……跟大片里完全不一样。刚才您看我刚走进办公室，您就说您是出游回来吗？这就是古生物学家日常的穿着。我们自己打扮的就像是在户外一样，随时我们感觉都会奔赴“战场”。

　　△ 野外发掘始新世美国绿河特异埋藏鱼类化石

　　我觉得野外最有意思的地方在于可能发现标本的不确定性，有可能几十锤子下去，几十天过去什么都收获没有，也可能是一锤子下去，最有意思的东西就出现了。这一锤子下去后，那么之前几十天的辛苦都没有了。

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　　我们了解到您现在是借由高清CT扫描和3D打印技术来进行古生物鱼类化石标本的研究，这些技术手段是别人传授于您还是您在自己的研究过程中学习到的？您能不能跟我介绍下这些技术手段对研究古生物有哪些优势吗？研究这些古生物化石对现实社会有哪些推动作用？

　　卢静老师指导小编操作VR设备

　　卢静老师

　　首先回答你的第一个问题：两者皆而有之，为什么会选择这种方式来做，那就要说的很远了，要追溯到上个世纪20年代，那个时候已经有古生物学家开始用这种方法进行研究化石的颅内模，也就是脑颅里面空腔的模型，那个时候他们是用连续磨片的方式，比如说，他们找到一个标本后，要把这个标本的头像生物切片一样，一片一片给磨下来，磨一张画一张，最后就会画几百张的连续的切片图，呈现的就是一个完整的动物脑的内模情况，然后再来进行研究。

　　△ 蝶柱鱼下颌化石标本（手拿）与计算机重建图对比

　　但是这样做会损坏标本，做完了标本也就没有了。大概到80年代，这种方式就不再用了，我们现在用CT扫描的方式是因为我们很想知道，这些动物，例如4亿年的鱼它的脑到底是什么样子的，那我们就借助另外一种手段，那就是高精度CT，运用这种手段先把古生物的头进行扫描后对脑进行重建和复原，得到我们想看到的颅内模的结构，对它进行研究。没有这项技术的话，我们想研究古生物的脑是不可能的。

　　△ 蝶柱鱼下颌化石标本（2000年前后发掘）VR演示图

　　过去我们修理标本的方法往往依赖物理，也就是机械剔除；或者化学，也就是酸腐蚀的方式，去除包裹标本的围岩。过去我并不知道，比如用物理方式修理标本后，会觉得标本修理的很漂亮，可是用CT扫描后我才发现这件标本有一些结构已经被修理掉了，但肉眼根本看不出来。现在我们又有一个新兴的行业应运而生，叫Digital Preparation，翻译成中文就是“数字化修理”，我们在CT机器里把标本扫描后在计算机软件里对它们进行修理，重建它的结构。这样既尽可能的保留了化石本身的结构，其次也不会损伤化石。

　　△ 4亿年前肉鳍鱼类的头骨模型

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　　卢老师可以给我们介绍下您带来的这些化石的标本和模型吗？

　　卢静老师

　　我手里拿的就是4亿年前肉鳍鱼类的头骨模型，可以看到它的鱼头长得跟现在的鱼头是差不多的，肉鳍鱼类听起来比较陌生，现在还活着的肉鳍鱼类不多，其中拉蒂迈鱼也许有人知道。肉鳍鱼类有一个非常重要的特征，就是有肉鳍，是我们胳膊和腿的原型。肉鳍鱼有一支叫四足形类，最后爬上了陆地，变成了包括我们人类在内的所有的四足动物。

　　△ 卢老师手拿4亿年前肉鳍鱼类的头骨模型进行讲解

　　这个鱼头就是四足形类的一个代表，它长得跟我们现在的鱼是非常相像的，我们对一种4亿年前的四足形鱼类进行研究，我们把它的脑颅进行三维扫描之后，再经过计算机重建，得到了一个它的脑腔模型。研究它的脑腔，发现它的大脑已经相当发育了，人的大脑很大很大，所以往往以为大脑就是脑的全部，其实大多数过去的鱼类大脑是不太发育的，反而中脑和小脑是比较发育的。这是它的垂体窝部分，它的垂体窝有一对非常独特的凸起。这两个凸起其实是四足动物爬上陆地非常重要的特征之一。垂体窝突起容纳的是，被叫做腺垂体结节部的结构，它是一个对四足动物非常重要的特征，负责调节四足动物昼夜节律，而在水里面是不需要的。我们常听说的“脑白金”，也叫褪黑激素或者美拉托宁，据说能调节改善睡眠，就是通过腺垂体结节部发挥作用。所以，我们的研究发现这样一条很早很早的四足动物祖先，还完全是水中鱼类的样子，却已经具备了以后适应陆地生活的重要特征。这就是我们研究的一个成果。

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　　能跟我们详细介绍下这种4亿年前肉鳍鱼类吗？

　　卢静老师

　　刚才一直在讲肉鳍鱼类，现在我手上的拉蒂迈鱼就是属于肉鳍鱼类。现在活着的肉鳍鱼类大概分为三大类，第一类就是拉蒂迈鱼，也就是我手上的这一只，为什么叫它肉鳍，非常明显，你看它的这对偶鳍肉嘟嘟的，就跟我们的胳膊一样，我们的胳膊里是有一串肱桡尺腕指骨的内骨骼的，它的肉鳍也有一串内骨骼。这些内骨骼最后就演变成跟我们一样的四肢，这一大类就是肉鳍鱼类，也是这种肉鳍鱼类的一支爬上了陆地，变成了四足动物。

　　△ 卢静老师手拿肉鳍鱼类模型

　　另外一种肉鳍鱼叫作肺鱼，顾名思义，就是用肺呼吸的鱼。它在夏天的时候会夏眠，形成一个茧，把自己包裹起来。这个时候，它不是用鳃呼吸，它是用肺呼吸。为什么要给大家看这个呢，在这个里面，它的头顶盖是被揭开的，我们可以看到肺鱼的脑被剥离出来了。刚才我在讲四足动物最早祖先的鱼，它的大脑已经发育了，然而肺鱼的大脑就没有特别发育。拉蒂迈鱼和肺鱼都是没有爬上陆地的鱼。