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科學新領域的誕生

2011-01-18 03:27蕭普夫著楓譯
生物進化 2011年3期
關鍵詞:寒武紀泰勒化石

蕭普夫著 藍 楓譯

科學新領域的誕生

蕭普夫著 藍 楓譯

20世紀60年代中葉(恰好在達爾文提出寒武紀缺乏早期生命化石記錄的問題之后過去了整整一個世紀),對早期生命化石的尋覓開始在學術界流行,并在隨后20年內逐漸達到鼎盛。但現(xiàn)在看來,這波研究熱并非無源之水,其源頭其實可以追溯到20世紀50年代。

撩起前寒武紀變質作用的面紗

1953年,美國杰出的經(jīng)濟地質學家、威斯康星州大學(University of Wisconsin)的斯坦利·艾倫·泰勒(Stanley Allen Tyler,1906-1963),開始對前寒武紀中期(約21億年前)的岡弗林特組(Gunflint Formation)進行地質學調查。這套富含鐵的地層位于美國明尼蘇達州(Minnesota)北部和安大略湖(Ontario.)南部之間,橫跨美加邊境。在新成立的美國國家科學基金會(U.S.National Science Foundation)的資助下,泰勒計劃考察并探究當?shù)赜V帶的地理分布和鐵礦的富集方式。他從距離礦業(yè)城鎮(zhèn)希賓(Hibbing)不遠的明尼蘇達州梅薩比嶺鋼鐵廠(ironworksof Minnesota'sMesabi Range)開始,沿著蘇比利爾湖(Lake Superior)西岸朝著東北方向追溯地層,最遠到達了安大略湖,差不多跨越了500千米的距離。

八月下旬的一個星期天,泰勒休整一天,租了一只小船和操舟機,從安大略湖許萊柏(Schreiber)地區(qū)的湖邊小村子出發(fā),去弗林特島(Flint Island)附近釣魚。正要投餌放線時,他無意中發(fā)現(xiàn)近岸處有一個非常奇怪的岡弗林特組露頭。他把船拉到一個卵石灘(此地點后來被命名為“許萊柏湖濱”)上,決定去探個究竟。

1980年5月18日,美國科學院院士、加州大學圣芭芭拉分校終生教授Preston E.Cloud(前右2)和美國加州大學教授、著名古植物學家Axelrod.D.I.教授(前左2)訪問中國科學院南京地質古生物研究所,受到該所副所長盧衍豪教授(前中)和李星學教授(后中)等的歡迎和接待。

這處平如擱板的露頭,沿水邊延展幾十米,略微有些傾斜,緩緩伸入湖中。泰勒立刻意識到這是個暴露面,在大冰期的冰川作用和蘇比利爾湖冬天惡劣氣候的聯(lián)合作用下,慢慢被剝蝕了上覆地層,暴露出半米厚的致密細粒的燧石層的上表面,這是一種由二氧化硅石英礦物顆粒膠結形成的沉積巖。但這套巖層與其他地方岡弗林特組典型的銹紅色富鐵燧石明顯不同;此處露頭烏黑油亮,有特別的似玻璃的蠟質光澤,說明組成燧石的石英顆粒非常細小。讓他更為吃驚的是,燧石層內擠滿了隱生藻團塊,有的甚至綿延可超過一米,每個團塊都是由一系列套嵌的同心波狀層組成。很明顯,這些貧鐵的黑色燧石非比尋常。盡管他感興趣的主要是當?shù)氐挠V帶,但他還是采集了幾塊巴掌大的巖樣。

那天下午泰勒是否釣到了魚已沒人知道了,但他帶回的與眾不同的烏黑燧石注定將被證明是個非凡的發(fā)現(xiàn)。

當泰勒結束野外工作返回實驗室時,他收集了一套許萊柏湖濱的巖石樣品用以進一步研究。每個樣品都被切成毫米厚的薄片,然后粘合在顯微鏡載物玻片上,磨到干膠片厚度,制成可供高能顯微鏡下觀察的巖石薄片。泰勒對許萊柏湖濱的貧鐵黑色燧石進行切片研究純粹是出于事后的舉手之勞,但正如他在露頭上的初步鑒定,燧石確是由相當細小的石英顆粒組成,最大的粒徑也才幾微米(一厘米的千分之一,縮寫為“μm”)。這說明與一直向西延伸至明尼蘇達州北部的岡弗林特地層不同,許萊柏湖濱的岡弗林特地層沒有受到地質變質的應力作用,用泰勒的話說就是“這使得我們能撩起前寒武紀變質作用的面紗瞥一眼?!?/p>

因為在薄片中他能看見巖石里包含了大量的深褐色到黑色的微小有機質顆粒子聚集形成的云狀塊體或者纖細紋層,使得巖石看起來就像燧石化的薄層黑煤沉積,所以他輕易就解釋了燧石顏色的成因。但令他迷惑的是,每一塊薄片都充斥著一層挨一層、成千上萬清晰可辨的、長的、薄的、線狀的未被壓縮的絲體或小的、中空的球體。他以前從未見過任何類似這樣的東西!

泰勒是一位優(yōu)秀的礦物學家。他確信這些小的、褐色的線狀體和球體不是礦物顆粒。在薄片中他能看見這些小東西完全嵌入燧石中,周圍全被石英顆粒所包圍,所以它們一定不是在實驗室內引入的污染物。但如果它們既不是礦物顆粒也不是實驗室污染物,那么它們是什么呢?它們的結構和顏色說明它們由類似碳的有機質組成。如果真是這樣,那么這些扭曲纏繞的絲體和空心小球很可能是某種微體化石。

泰勒的大腦中充滿了疑問。這些巖石毫無疑問是前寒武紀中期的。如果它們的確是微體化石,那真是一個驚人的大發(fā)現(xiàn)。但如何才能確定呢?或許這些“化石”僅僅是某類誤打誤撞進入燧石沉積裂隙的土壤微生物;又或許它們恰好是他不認識的一種礦物單體。如果它們的確是化石,那么它們屬于哪類生物呢?他查閱了自己在麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)求學期間修讀古生物學時的一本課本,但沒有找到任何哪怕有半點相似性的東西。

泰勒的心情在高興和疑惑之間搖擺。他所有的經(jīng)驗和收集的證據(jù)都告訴他這不尋常的微觀物質不是礦物,它們一定是遠古的生物化石。這是他最合理的猜想。但這也僅僅是一個猜想而已,他是一位礦物學家,不是一位生物學家,更不是一位古生物學家,在沒有得到專家的認可之前,他決定暫時不要去觸碰這些充滿不確定的東西。

僅僅幾周之后,在1953年初秋,泰勒帶上這些在顯微鏡底下拍的照片去了波士頓(Boston),參加一年一度的美國地質協(xié)會全國大會(national meeting of the Geological Society ofAmerica),這是一次幾千名專業(yè)地質學家聚集一堂來交流研究成果和鞏固友誼的年度全國性盛會。在那兒,麻省理工的雞尾酒會(cocktail party)上,他碰到了以前的古生物課教授羅伯特·施羅克(Robert Shrock),此君也是泰勒所用古生物教材的編者。泰勒給施羅克看岡弗林特化石的照片,施羅克立刻就興奮起來。片刻之后他不僅確認它們就是真正的微體化石,還確定它們屬于簡單真菌:那些細絲是真菌的管狀營養(yǎng)體,小細胞狀的圓球則是生殖孢子。正如幾年后施羅克告訴我的,施羅克認為它們是某種真菌,最普遍的一種生物,通常敞開太久的果醬瓶瓶口都能找到。

施羅克是享有極高聲譽的古生物學家,世界聞名。但因為他的專長是動物化石(特別是無脊椎動物,比如珊瑚和蛤),他覺得有必要再請某位古植物方面的專家來確認一下自己的論斷。幸運的是,施羅克恰好有合適人選。埃爾索·斯滕伯格·巴洪(Elso Sterrenberg Barghoorn)是一個聰明的青年古植物學家,最近恰好被分配到距離麻省理工不遠的哈佛大學生物系工作。巴洪不僅了解植物化石和地質學,有能力解讀泰勒的疑似化石物。同時他也是一名真菌專家,在第二次世界大戰(zhàn)期間,他在巴拿馬研究微觀絲狀真菌(這些東西在太平洋戰(zhàn)場上弄臟了雙目顯微鏡和其他軍事設備),積累了相當豐富的工作經(jīng)驗。

施羅克和泰勒一道前往哈佛的雞尾酒酒會找巴洪。真是碰巧,半路上他們就在斯塔特勒飯店(Statler Hotel)的前廳遇見了巴洪。三人坐下,聊天,并擬定了一個研究計劃。

幾個月后,大約在第二年一月中旬,泰勒寄給了巴洪幾張照片和一篇關于岡弗林特化石研究結果的“一段式”摘要。巴洪幫忙補充了化石生物學描述,充實了這段文字。1954年4月30日,這篇短小的報道刊登在了美國科學促進協(xié)會所主辦的《科學》(Science)雜志上。

這是份相當粗淺的報道,草草寫成。所以盡管當時這篇文章說識別出來五個形態(tài)不同的化石生物類型(一種生有鞭毛的原生動物,兩種藻類,依據(jù)施羅克的鑒定還有兩種真菌),但唯一經(jīng)得起時間考驗的只有一種,就是類似鞘絲藻屬(Lyngbya)和顫藻屬(Oscillatoria)的一個類型。為了避免陷入當時關于隱生藻(cryptozoon)起源問題的熱切爭論,他們選擇不提及這些化石實際上是在似隱生藻團塊緊密堆疊的同心疊層中發(fā)現(xiàn)的事實(更干脆點說就是這些化石組成了似隱生藻團塊的同心疊層),歷史后來證明這個事實對本領域的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響)。不過,這篇關于“迄今在前寒武紀地層中發(fā)現(xiàn)的最古老保存了有機體結構的化石,清晰的展示了細胞分化和原始含碳有機化合物”的文章可謂是早期生命演化領域的里程碑。

季莫費耶夫未被承認的貢獻

幾乎在同時——19世紀50年代中期,位于列寧格勒(Leningrad,現(xiàn)在的圣彼得堡St.Petersburg)前寒武紀地質年代學研究所的鮑里斯·瓦西爾葉維奇·季莫費耶夫(Boris Vasil'evich Timofeev,1916-1982)和他的同事寫了一系列文章,報道在烏克蘭烏拉爾山(Ural Mountain,the Ukraine)和蘇聯(lián)的某處前寒武紀粉砂巖中發(fā)現(xiàn)了微體孢子化石。盡管其中的部分發(fā)現(xiàn)最終獲得廣泛接受,但由于科學和政治原因他們的工作在西方,都如同正在進行的冷戰(zhàn)而“遭遇嚴寒”。

季莫費耶夫是一個體格魁梧的人,與大多數(shù)非共產(chǎn)主義國家圖畫上咆哮的蘇聯(lián)熊相比,他更像一只溫順乖巧的泰迪熊。他是一個和藹可親的人,無論在實驗室、他的小公寓,還是關著門的辦公室里,凡有來訪者,他都喜歡給他們倒上一杯純酒精,再加入一點他珍藏的這樣那樣的、口味別致的藥酒。他是一個友好的烏克蘭人,雖然在早年他曾被關押于無恥的集中營,浪費了許多光陰,但他憑借努力一步一個腳印爬上來,終于成長為他所在研究所前寒武紀古生物學實驗室的負責人,這是一個需要相當實力、也具有相當級別的崗位。

在像泰勒和巴洪研究的薄片中,可以發(fā)現(xiàn)化石埋藏于巖石的礦物基質中,這樣也排除實驗室污染的可能性。但薄片的前期準備工作需要特殊的儀器和技術,并且在顯微鏡下觀察尋覓化石也是相當乏味而耗時的。季莫費耶夫實驗室首先在前寒武紀研究中運用了一項更為快捷的技術,即通過酸溶解圍巖來分離出化石(石灰?guī)r用鹽酸,燧石和粉砂巖用氫氟酸)。因為微體化石的有機質壁主要含碳,所以能毫發(fā)無損地通過這些操作流程(專業(yè)術語就是孢粉學的浸漬法)。大量化石富集在軟泥似的耐酸殘渣中,然后經(jīng)過過濾,轉移到載玻片上進行觀察。不幸的是,這種浸漬法極易被污染,幾乎在分離化石的每一步都可能被污染。即使一開始就仔細清洗巖石表面以脫去粘附的土壤,但巖石縫隙中依舊很容易殘留有微生物。實驗用水和商業(yè)化生產(chǎn)的酸中也包含大量的生物雜質,比如細菌、藍藻、單細胞藻類和微小真菌。而在把酸浸殘渣轉移到載玻片的過程中就更可能引入不計其數(shù)的類似化石的物質:常見的包括漂浮于實驗室空氣中的塵埃、煙灰、孢子和花粉顆粒。此外,用布料擦拭載玻片后會殘余線頭纖維,攪拌酸浸漬混合物的木棍上會刮擦下小木片或樹脂塊,頭皮屑碎片和頭發(fā)絲、甚至是小蟲子的尸體碎片(水管里明顯生存著蟲子)也是常見的污染物。

從20世紀50年代到70年代,前寒武紀化石研究開始進入狂熱期,所有浸漬過程中引入的雜質被前赴后繼的研究人員誤以為是化石。但我們必須正視的是,那時前寒武紀生命的本質完全是個未知數(shù)。當時還不存在可以與新發(fā)現(xiàn)進行對比的化石記錄。沒有人知道未來該如何發(fā)展。錯誤如此常見,即使季莫費耶夫的實驗室也不能避免。盡管季莫費耶夫受到過良好的地質學訓練并擁有豐富的野外工作經(jīng)驗,但他缺乏生物學背景。他也沒有機會來填補這一空缺,多年來他實際上是蘇聯(lián)該領域唯一的專家。因為集中營經(jīng)歷,他與外國科學家的通信一直被密切監(jiān)視著,與國外學者的接觸也被嚴格限制,至于出國訪問就更被禁止了。

了解了這些,就不奇怪為何季莫費耶夫早期的大部分工作漏洞百出了。在他所報道的化石中,一些其實不過是雜質,一些弄錯了時代,應是顯生宙而非前寒武紀的,還有些是浮游藻類而并非他開始認為的陸生植物的孢子。而且因為那時在蘇聯(lián)出版圖片對于非科學精英分子幾乎是不可能的,事實上季莫費耶夫所有早期研究都是通過他自己的素描圖來加以闡釋,這種表述形式注定會受到同行的質疑,被認為是“自我妄想、信手捏造”。

20世紀50年代,季莫費耶夫工作的早期,也正是冷戰(zhàn)的高潮期。在美國華盛頓州,一名狂熱的初級參議員(Junior Senator)約瑟夫·麥卡錫(Joseph R.McCarthy)領導了一場針對共產(chǎn)主義國家、左傾主義者和所謂“贊同共產(chǎn)黨綱領的非共產(chǎn)黨人士”(fellow-travelers)的肅清運動。艾森豪威爾(Eisenhower,美國第三十四任總統(tǒng))總統(tǒng)和美國議會因為考慮到在可能的核攻擊期間,洲際高速公路或許會是一條逃離市中心區(qū)的道路而否決了對建立該工程的支持。學校的小學生被教導學會“蹲下和掩護”,逃避危險。電視成為了富裕家庭的新成員,充斥著“紅色威脅”的警告。當時在西方,所有人對蘇聯(lián)的物品都帶著懷疑的目光,蘇聯(lián)的科學也毫不例外(太多的例證可以支持,比如蘇聯(lián)基因學領域早期轟動一時的李森科偽科學事件),完全不被人們認可。比如巴洪,就曾拒絕訪問蘇聯(lián),并厭惡在自己的科研論文中援引蘇聯(lián)科學家的文章(尤其在20世紀60年代早期,他的兄弟——一位耶魯大學的社會學教授遭受了一段莫須有的陷害:被扣上間諜的帽子關押在莫斯科,并連續(xù)兩周遭受剝奪睡眠的審訊,最后在肯尼迪總統(tǒng)親自向赫魯曉夫主席反復請求下,才最終得以釋放。在這之后,巴洪對于蘇聯(lián)可謂深惡痛絕)。

當然,有堅實事實基礎的科學論斷肯定最終會在學術爭鳴中勝出。但短期來看,一個新想法被接納與否無疑是由當時的政治氣候和提出者的科學威望左右的。達爾文、道森(Dawson)、沃爾科特(Walcott)和蘇華德(Seward)的觀點,因為來自國際公認的杰出人物,無論正確與否、恰當與否,都會被欣然接受。而巴洪也因為和泰勒聯(lián)手報道岡弗林特燧石化石而威望倍增。相比而言,無論季莫費耶夫本人、他的工作、他的實驗室也還是研究所的聲望都不能超越蘇聯(lián)的邊界,也可謂他的觀點深深為國際政治所囚禁。盡管季莫費耶夫的某些工作存在缺陷,但大部分都很卓越,當年他率先采用的一些研究前寒武紀頁巖中微體化石的技術手段現(xiàn)在在世界范圍內仍然廣泛使用。然而在20世紀50年代,無論季莫費耶夫在哪一科學領域做出重要發(fā)現(xiàn)可能都沒有意義。因為,在意識形態(tài)的鐵幕之下,無論如何總會有人找出種種理由質疑他的結論。

大牛登場

在20世紀60年代初期,前寒武紀化石研究這個剛起步的科學領域新添了兩位重量級地質學家,美國人普勒斯頓·克勞德(Preston Cloud)和澳大利亞人馬丁·格萊斯納(Martin Glaessner),他們二人都被標志著顯生宙開始的帶殼無脊椎動物的突然出現(xiàn)和爆炸式演化深深吸引了。他們對經(jīng)典的“前寒武紀-寒武紀界線問題”都早已感興趣多年,克勞德早到1948年,而格萊斯納至少也是從20世紀50年代中葉就開始了。

小個子的大人物

普勒斯頓·克勞德(1912-1991)中等身材。事實上,他身高約1.68米,體重61公斤,雖然他個子可能有點小巧,但從其它方面看,他一點也不“小”,他堪稱一個巨人,一個充滿能量、想法、思想以及勤奮努力工作的典范。他可能是美國歷史上最偉大的集生物學和地質學之大成的大家。

克勞德出生于麻省西阿普頓(West Upton),從社會最底層一路爬上來。或許正是因為如此,他非常易怒,有點像個斗士,事實上也的確如此。據(jù)說他還是二次世界大戰(zhàn)期間美國太平洋偵察軍(American Pacific Scouting Force)最輕量級的拳擊冠軍。盡管我無法確保這說法的真假,但照片上他的體格的確很健碩。他是一個控制欲很強的人,一個沒有廢話的領導人,從不能忍受愚蠢者。他曾經(jīng)告訴我,當他在1949年到美國地質調查局(U.S.Geological Survey)古生物和地層分部(Paleontology and Stratigraphy Branch)做主任的時候,他吩咐下屬把他的桌椅都墊高10厘米,以便他能俯視那些來找他申訴的人,他確信這樣的位置有助于他勝任自己的工作。他在這個崗位工作了十年,取得了顯著的成就:不僅使分部的地質學家人數(shù)翻了一番,還大大提升了分部的科學威望。

在工作中,克勞德從不聊閑天,有時候會頗為專橫的批評同事(他的一位同事稱他是“將軍”,當然從沒敢當著他的面這樣說)。然而他有一種可以彌補以上性格缺陷的過人之處,即他具有超凡的預見性和洞察力!早在20世紀40年代晚期,他就首次對前寒武紀研究表示了明確的興趣,當時他在公開發(fā)表的文章中表示,盡管前寒武紀化石記錄相當不完全,可這將是最有前景,并最終是唯一有前景的研究領域。克勞德認為任何關于寒武紀多細胞動物爆發(fā)的觀點都應該建立在對已知化石記錄的踏實研究之上,依靠直接的、堅實的數(shù)據(jù)說話,而不是模糊的憑空想象。

20世紀60年代,克勞德在該領域更加活躍了,先寫了一篇重要的論文確認了泰勒-巴洪岡弗林特微體化石的可靠性。然后又發(fā)表了一系列補充前寒武紀微生物化石記錄的報道??藙诘虏粌H專業(yè)精深,而且興趣廣泛:他是一位地地道道的地質學家,他知道巖石記錄不僅是理解生命演化,也是理解地球環(huán)境演化的關鍵;他同時也是一位有天賦的集大成者,在1972年名為“一個原始地球運轉模型”的文章中他展現(xiàn)出了非凡的魄力,奠定了對前寒武紀地球的大氣-地質-生物相互關聯(lián)演化的現(xiàn)代認識的基礎。

1978年6月5日,美國加州大學洛杉磯分校教授、前寒武紀微體植物化石專家J.William Schopf(左2)和古蓮專家沈育培女士(右3)訪問中國科學院南京地質古生物研究所,受到該所趙金科所長等的歡迎。此次訪華就成了兩位來訪者的婚姻。

奧地利的澳大利亞人

與泰勒、巴洪、季莫費耶夫,以及克勞德一起,在這個蓬勃興起的領域里還有一位大家,那就是澳洲南部阿德萊德大學(University of Adelaide)的馬丁·格萊斯納(1906-1989)。他是一位充滿學者氣質、彬彬有禮的傳統(tǒng)派地質學教授,也是享譽國際的“現(xiàn)代微體古生物學之父”(father of modern micropaleontology,自從1945年在一本公開出版的古生物學經(jīng)典教材上出現(xiàn)這種說法就一直被人們沿用至今),也是為研究前寒武紀多細胞動物化石記錄做出開拓性貢獻的第一人。

格萊斯納于1906年圣誕節(jié)出生于波希米亞(Bohemia)西北部,在維也納大學(University of Vienna)拿到了法律和科學兩個博士學位(與查理斯·萊爾一樣,他希望用來自律師行當?shù)氖杖霂椭С肿约簩ψ匀皇吩缫延兄臐夂衽d趣)。在他獲得第二個博士學位之前,才25歲的他已經(jīng)發(fā)表了差不多20來篇論文,并被邀請到位于莫斯科的蘇聯(lián)科學院石油研究所組織微體古生物研究。1933年,格萊斯納在那兒遇到了芭蕾舞演員蒂娜·圖皮金(Tina Tupikin),三年后他們倆結婚,鑒于當時蘇聯(lián)當局規(guī)定,作為外國專家他要么取得蘇聯(lián)公民身份留下,要么自己離開。1937年他和年輕的妻子離開了莫斯科前往維也納。

僅僅幾個月之后希特勒的軍隊就占據(jù)了奧地利。不久后,在倫敦朋友的幫助下,格萊斯納和妻子再次流離轉徒,這次他去的是新幾內亞(New Guinea)的莫爾茲比港(Port Moresby),那里新成立的大洋洲石油公司邀請他去建立一個微體古生物學實驗室。當1942年戰(zhàn)火燒到新幾內亞時,格萊斯納再度逃離,去了澳大利亞。1946年格萊斯納獲得了他第三個博士學位,墨爾本大學(University ofMelbourne)的榮譽科學博士。1950年他成為了阿德萊德大學(University of Adelaide)的一名教員。

在格萊斯納去阿德萊德任教授的三年前,雷金納德·克勞德·斯普里格(Reginald Claude Sprigg)在澳大利亞南部埃迪卡拉山(Ediacara Hills)發(fā)現(xiàn)了軟體保存的早期動物化石,主要是些茶碟形狀的水母遺跡。盡管開始時,斯普里格認為這些含化石的層位屬于寒武紀,但格萊斯納證明它們是已知最古老的前寒武紀多細胞動物化石。格萊斯納和他的同事瑪麗·韋德(Mary Wade)一起,在這個特異埋藏的動物群上投入了巨大的心血,于20世紀60年代早期在《科學美國人》雜志上首次將它推至公眾視野。晚些時候他又在1984年出版了里程碑式的專題論著《動物世界的黎明》(The Dawn of Animal Life)。

隨著格萊斯納的加入,前寒武紀的大戲即將開場。就像一個小爵士樂隊,泰勒和巴洪吹小號(研究燧石相微體化石),季莫費耶夫打節(jié)奏(研究粉砂巖相化石),克勞德演奏弦樂器(研究早期環(huán)境),格萊斯納彈奏鋼琴(研究最早的動物)。長久的沉寂之后,關于前寒武紀缺失的化石記錄的一出大戲終于將緩緩拉開序幕。

新人加盟

1960年秋天,當我第一次對這片科學領域感興趣時,我還對上述過往一無所知。那時的我還很年輕,還只是美國俄亥俄州東北部克里夫蘭市歐柏林學院(Oberlin College)一個18歲的大二學生。那一學期我修讀了我的第二門地質學課程“地球歷史”。當我最喜歡的教授拉里·德莫特(Larry DeMott)提出前寒武紀化石記錄缺失的問題以及它給達爾文的進化論帶來的難題時,我對此產(chǎn)生了濃厚的興趣。

當時的我就像著了魔一樣沉迷于這些問題,現(xiàn)在卻怎樣也想不起年少狂熱的原因。我在一個科學家的家庭中長大(我母親研究植物學和數(shù)學,我父親是一個古植物學家),毫無疑問在我心中達爾文是對的。進化是必然的事實,所以前寒武紀必然有生物化石的存在。它的缺失對達爾文而言或許是無法解釋的,但不久后我就堅信問題將得到解決。

那時,歐柏林學院圖書館可能算是世界上學院圖書館中最大的了。我閱讀了在這里可以找到的關于前寒武紀生命的一切東西。我讀的越多,越癡迷。在幾個月時間里,我完成了一篇40頁的文章(是一篇一知半解的綜述,后來卻證明它可以堪稱我一生研究的大綱)。一本1949年出版的小冊子中的一篇文章深深吸引了我,這是當時著名的演化生物學家喬治·蓋洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)寫的。辛普森認為人類和三葉蟲之間的演化歷史差不多就如三葉蟲和變形蟲(一種原生動物,當時被認為是最早的生命形式之一)之間一樣長,而最古老的三葉蟲大約出現(xiàn)于距今5億年前,那么第一只變形蟲(也就是生命的原點)應該可以追溯到10億年前。這將意味著生命的起源要有一段相當長的準備時間,或許是幾十億年。這對于辛普森非常有意義,因為他認為從非生命到最早的生物體的演化歷史比任何兩種今天還生存著的物種之間的演化歷史都要長的多。

當然,以上辛普森的說法都是猜想。但如果辛普森的觀點差不多是對的,那么如他所講,我所能做的就是把含有化石記錄的年代提早到約10億年前,在相應的巖石頭地層中我很可能找到生命起源的直接證據(jù)。當時的我年輕、天真,充滿了熱情。我激動萬分,滿腦子幻想,決定投身于此!

善意的提醒

次年四月,當我離校回家度春假時,恰逢我父親要帶一位到訪的年輕英國古植物學家比爾·查洛納(Bill Chaloner)去南俄州(Ohio)出野外,去采集泥盆紀黑色頁巖中的植物化石。我哥哥湯姆和我一并前往。當我們坐在露頭上,開始劈開巖石尋找黑亮亮的化石時,天公不作美,起了風,接下來又開始下起了雨,先是“淅淅瀝瀝”然后就是傾盆而下。我們隨身攜帶了軍用雨披,我父親和湯姆共用一個,我和查洛納用另一個。然而要在被雨水淋濕的黑色頁巖表面尋找植物化石的黑亮碎片,不異于在洞穴里閉著眼睛找黑貓一樣困難。我們不久就放棄了本次搜尋。

被瓢潑大雨困在露頭上,我們打發(fā)時光的唯一方式就是聊天。查洛納問我未來的打算。我被滿腔熱情鼓舞著,告訴了他我大膽的想法——想找到前寒武紀缺失的化石記錄。查洛納盡管當時不過才獲得博士學位,但非常有經(jīng)驗也更加務實(后來他成為了英國最著名的古植物學家,并成為皇家協(xié)會會員)。類似英國所有的古植物學家(其實也是類似世界各地的古植物學家),查洛納同樣系統(tǒng)地學習過艾伯特·查爾斯·蘇華德(Albert Charles Seward)的著作,他溫柔地開始他的點評,他的用詞顯然經(jīng)過一番仔細斟酌,告訴我這是個“不錯的命題,”不過他“希望我能成功”,畢竟已經(jīng)過去了一個多世紀這個問題卻依舊沒有答案,要我在決定選擇時最好慎重一些。

他友善的建議非常中肯。按我理想的發(fā)展模式,我大學畢業(yè)后應該先獲得碩士學位,接下來是博士學位(這期間我必須致力于若干大有希望解決的科學問題),然后找一個副教授的職位,如果一切順利,那將意味著我最后應該能在一所大學找到一個終身教職的崗位。到那時我就能自由地研究任何我感興趣的事物了,即使是如在前寒武紀地層中找化石這樣成功率極低的事。

我快速地計算了一下時間,大學還有兩年半,研究生大概要六年,副教授則要大于六年。我現(xiàn)在18歲,查洛納提醒我還要再等14年甚至更長,幾乎就要搭上我整個最寶貴的生命年華了!而且還必須“一切順利”,我才能最終致力于自己的理想。一瞬間,夢想在我眼前化為了泡影!■

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第三章 化石大作戰(zhàn)
第三章 化石大作戰(zhàn)
寒武紀生物大爆發(fā)
泰勒公式的簡單應用
泰勒公式與泰勒級數(shù)的異同和典型應用
化石
冰化石