無(wú) 方

揭示寒武紀(jì)大爆發(fā)奧秘的人
——哈里·惠廷頓（1916—2010）

無(wú) 方

2010年8月5日，在倍受科學(xué)界推崇的英國(guó)《自然》（Nature）雜志上刊登了美國(guó)耶魯大學(xué)地質(zhì)和地球物理系與碧波地自然歷史博物館（Peabody Museum of Nautral History） 的布里格斯 （Derek E.G.Briggs）在“NEWS&VIEWS”欄目中撰寫(xiě)的一篇關(guān)于哈里·惠廷頓（Harry Whittington）的訃告。文題之下是一行概括性的表述——“揭示布爾吉斯頁(yè)巖非凡動(dòng)物的古生物學(xué)家”。

熟悉早期生命歷史研究的人對(duì)哈里·惠廷頓這個(gè)名字一定不會(huì)感到陌生。但圈子之外，大多數(shù)人對(duì)惠廷頓的了解想必就十分有限了。惠廷頓到底是何許人，請(qǐng)?jiān)试S我慢慢道來(lái)。

在順著地球歷史追溯生命演化的過(guò)程中，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)在世界各地5.4億年前寒武紀(jì)初期的地層中，突然出現(xiàn)了豐富的動(dòng)物化石記錄，而在更加古老的地層中卻很難找到動(dòng)物的蹤跡。古生物學(xué)家將這一現(xiàn)象稱(chēng)之為“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“寒武紀(jì)大爆發(fā)”?，F(xiàn)代進(jìn)化理論的奠基者之一達(dá)爾文，也曾對(duì)寒武紀(jì)海洋動(dòng)物的突然繁榮深感困惑，他用生命記錄的不完備性來(lái)解釋這一現(xiàn)象。此外，他還在其1859年出版的《物種起源》一書(shū)中不無(wú)憂(yōu)慮地寫(xiě)道，“這件事情迄今為止尚無(wú)辦法解釋。所以，也許有人恰好可以利用這個(gè)實(shí)例來(lái)反駁我提出的演化觀點(diǎn)?！?/p>

隨著時(shí)間的推移，到了20世紀(jì)初，美國(guó)古生物學(xué)家沃克特在前人工作的基礎(chǔ)上在加拿大洛基山脈的布爾吉斯頁(yè)巖中，發(fā)現(xiàn)了大量奇特的、保存完美的動(dòng)物軟體化石。布爾吉斯頁(yè)巖形成于5.13億年前的寒武紀(jì)中期，這里大量精美化石的發(fā)現(xiàn)為解讀寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎提供了重要的線(xiàn)索。然而，由于當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)水平、知識(shí)積累程度和技術(shù)手段有限，沃克特對(duì)許多布爾吉斯頁(yè)巖生物的認(rèn)識(shí)存在著偏差。盡管在沃克特進(jìn)行了初步的研究描述之后，又先后有三個(gè)機(jī)構(gòu)到該地區(qū)進(jìn)行過(guò)研究和化石采集，但這個(gè)動(dòng)物群卻一直沒(méi)有引起學(xué)術(shù)界的重視。

1966年，加拿大地質(zhì)調(diào)查局的考察隊(duì)又到此地尋找三葉蟲(chóng)和研究地質(zhì)背景，而當(dāng)時(shí)正在美國(guó)馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)比較動(dòng)物博物館工作的哈里·惠廷頓也受邀參加了此次調(diào)查研究工作。他們?cè)谶@里又發(fā)現(xiàn)了許多奇異的新化石標(biāo)本，惠廷頓憑借自己深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和敏銳的洞察力，立即認(rèn)識(shí)到這個(gè)動(dòng)物群的重要性。隨后惠廷頓從馬薩諸塞的劍橋轉(zhuǎn)到了英國(guó)劍橋大學(xué)，與大衛(wèi)·布魯頓（David Bruton）和克里斯·休斯（Chris Hughes），帶領(lǐng)兩個(gè)研究生德里克·布里格斯（Derek Briggs）和西蒙·康威·莫里斯（Simon Conway Morris）對(duì)布爾吉斯頁(yè)巖化石重新進(jìn)行了一系列深入的研究，從而改變了以前人們對(duì)寒武紀(jì)生命的一些看法。

同今天地球上的情況一樣，在寒武紀(jì)時(shí)期節(jié)肢動(dòng)物也是多樣性最高的動(dòng)物類(lèi)群，惠廷頓理所當(dāng)然地選擇了這個(gè)動(dòng)物群中最常見(jiàn)的節(jié)肢動(dòng)物馬爾三葉形蟲(chóng)（Marrella）作為第一個(gè)研究目標(biāo)?；萃㈩D在加拿大地質(zhì)調(diào)查局以及沃克特采集的數(shù)千塊標(biāo)本中選擇了保存最好的進(jìn)行研究。他和他的團(tuán)隊(duì)辛勤工作，運(yùn)用傳統(tǒng)方法在布爾吉斯頁(yè)巖化石的研究中取得了顯著成果。他們利用改進(jìn)的牙醫(yī)鉆清除圍巖，呈現(xiàn)出標(biāo)本被圍巖包住的部分，通過(guò)投影安裝在雙目顯微鏡上的描繪器進(jìn)行化石投影繪圖，并運(yùn)用各種照相技術(shù)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行全方位的照相。實(shí)踐表明，研究不同角度保存的標(biāo)本非常有助于恢復(fù)這些扁平化石的三維立體結(jié)構(gòu)?；萃㈩D為人寬容、待人和善、頗具風(fēng)范，大力支持學(xué)生的工作并鼓勵(lì)他們獨(dú)立進(jìn)行研究，他的學(xué)生都受到了他慈父一般的關(guān)懷照顧。

隨著研究的深入，一幅更加完整的寒武紀(jì)生物群落面貌圖從布爾吉斯頁(yè)巖中恢復(fù)出來(lái)?；萃㈩D發(fā)現(xiàn)一些難以歸入到現(xiàn)生類(lèi)群中的古怪類(lèi)型，例如歐巴賓海蝎（Opabinia）和奇蝦（Anomalocaris）。在1972年的一次研討會(huì)上，當(dāng)他展示歐巴賓海蝎初步的復(fù)原圖時(shí)，歐巴賓海蝎奇怪的樣子（一個(gè)長(zhǎng)鼻、五只眼，像翼一樣的附肢和舵一樣的尾巴），引發(fā)了底下聽(tīng)眾的哄堂大笑。

最初，沃克特將布爾吉斯頁(yè)巖化石大部分都?xì)w入了現(xiàn)代門(mén)類(lèi)中，認(rèn)為是現(xiàn)代各大類(lèi)群的祖先種類(lèi)。這樣的觀點(diǎn)在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)一直為大多數(shù)古生物學(xué)家所接受，從沃克特死后一直到20世紀(jì)60年代，雖然很多研究者根據(jù)沃克特最初的描述對(duì)布爾吉斯頁(yè)巖動(dòng)物化石進(jìn)行過(guò)一些討論，但始終沒(méi)有引起人們特別關(guān)注。正是惠廷頓等人的研究成果讓我們知道寒武紀(jì)很多生物與現(xiàn)代的不盡相同，它們可能要?dú)w入到已經(jīng)滅絕的綱中。斯蒂芬·杰·古爾德（Stephen Jay Gould）據(jù)此甚至在其暢銷(xiāo)書(shū)《奇妙的生命》中大力宣揚(yáng)自己有關(guān)生命進(jìn)化中歷史偶然性具有決定作用的觀點(diǎn)。后來(lái)，保存精美的寒武紀(jì)動(dòng)物在世界其他地方陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，著名的有中國(guó)云南的澄江和格陵蘭北部的西里斯帕西特（Sirius Passet），使得我們對(duì)于寒武紀(jì)生命大爆發(fā)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，而且還在不斷的深入。

惠廷頓是一個(gè)非常有才華的人，其實(shí)他在開(kāi)始研究布爾吉斯頁(yè)巖生物之前，就已經(jīng)是國(guó)際頂尖的三葉蟲(chóng)專(zhuān)家了，做出了許多開(kāi)創(chuàng)性的工作。

惠廷頓成長(zhǎng)于英國(guó)的伯明翰市，在伯明翰大學(xué)讀博士的時(shí)候?qū)υ绻派牡貙雍突a(chǎn)生了濃厚的興趣，并用畢生的精力去研究。他繪制了威爾士北部伯溫山（Berwyn Hills）的地質(zhì)圖，根據(jù)腕足動(dòng)物和三葉蟲(chóng)確定了地層的時(shí)代。1938年，他在國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金（Commonwealth Fellowship）的資助下到位于美國(guó)康涅狄格州紐黑文市的耶魯大學(xué)碧波地博物館（Peabody Museum）工作，在這里他致力于三葉蟲(chóng)的研究，特別是奧陶紀(jì)地層中的代表性類(lèi)群——三瘤蟲(chóng)（trinucleids）?；萃㈩D著迷于在化石形成期間，三葉蟲(chóng)外部的形態(tài)細(xì)節(jié)被硅（silica）所取代的現(xiàn)象。硅化的標(biāo)本不需要從巖石中采集，用酸溶解掉灰?guī)r就可以分離出來(lái)，化石能完整無(wú)缺的保存下來(lái)。

1940年，惠廷頓在離開(kāi)耶魯之前與美國(guó)人桃樂(lè)茜·阿諾德（Dorothy Arnold）結(jié)為夫婦，他們相伴了50多年直到1997桃樂(lè)茜去世，他們一直沒(méi)有孩子。離開(kāi)耶魯之后他在緬甸的仰光大學(xué)獲得了講師一職。當(dāng)時(shí)二戰(zhàn)正酣，隨著日本軍隊(duì)的入侵，他被迫離開(kāi)緬甸前往中國(guó)。歷經(jīng)波折之后，惠廷頓在四川省成都的金陵女子學(xué)院獲得教職，一直工作到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。

1945年，他回到伯明翰擔(dān)任講師，開(kāi)始在威爾士北部開(kāi)展野外工作，研究巴拉（Bala）地區(qū)經(jīng)典奧陶系的地層學(xué)和化石。但惠廷頓依然著迷于硅化的三葉蟲(chóng)和三葉蟲(chóng)骨骼展現(xiàn)出的非凡復(fù)雜性。1947年，他在華盛頓花了3個(gè)月的時(shí)間研究弗吉尼亞奧陶紀(jì)的標(biāo)本。1949年他獲得了在美國(guó)工作的機(jī)會(huì)，馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)的比較動(dòng)物博物館為他提供了一個(gè)工作崗位。

惠廷頓在哈佛工作了17年，成為了三葉蟲(chóng)領(lǐng)域的國(guó)際專(zhuān)家。除了有關(guān)弗吉尼亞、紐芬蘭和威爾士北部動(dòng)物群的論著外，他還利用硅化的標(biāo)本研究三葉蟲(chóng)從幼蟲(chóng)到成蟲(chóng)的發(fā)育過(guò)程。當(dāng)時(shí)掃描電鏡還沒(méi)有出現(xiàn)，他發(fā)明了一種照相技術(shù)來(lái)觀察和展示微小的標(biāo)本，有時(shí)標(biāo)本甚至小于1毫米。惠廷頓在三葉蟲(chóng)的形態(tài)、生物學(xué)特征和演化等方面做出了巨大的成就，其中包括基于三葉蟲(chóng)的分布和當(dāng)時(shí)板塊的地理位置識(shí)別出部分最早的動(dòng)物區(qū)系。

1966年，加拿大地質(zhì)調(diào)查局對(duì)布爾吉斯頁(yè)巖的那次調(diào)查研究，讓惠廷頓的研究發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，他轉(zhuǎn)入到研究布爾吉斯頁(yè)巖化石，并以他一如既往的熱忱和堅(jiān)韌加深了人類(lèi)對(duì)早期生命進(jìn)化歷史的認(rèn)識(shí)?；萃㈩D終其一生都致力于他摯愛(ài)的科學(xué)研究工作，直到九十多歲還在發(fā)表文章。今年6月20日，哈里·惠廷頓永遠(yuǎn)地離開(kāi)了人世，享年94歲?！?/p>

馬爾三葉形蟲(chóng)的復(fù)原圖

馬爾三葉形蟲(chóng)的標(biāo)本照片

正在取食的歐巴賓海蝎