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在古生物化石宝库中探寻生命演化的奥秘——云南大学古生物学学科建设结硕果

远古生物 2021-06-14 11:15:00琬玲

在古生物化石宝库中探寻生命演化的奥秘——云南大学古生物学学科建设结硕果


在古生物化石宝库中探寻生命演化的奥秘——云南大学古生物学学科建设结硕果


在古生物化石宝库中探寻生命演化的奥秘——云南大学古生物学学科建设结硕果


(猎奇资讯网www.lieqiwo.com报道)据云南网(记者 陈怡希):1984年7月1日,已是侯先光到澄江县帽天山采集生存于寒武纪时期高肌虫化石的第五天。在野外连续工作了一个多月的他,却依然收获甚少。这一天,他依旧上山采集化石,首先发现纳罗虫标本,开启了保存软躯体化石的采集工作,使澄江生物群成为国际古生物学界、进化生物学界关注的焦点,也拉开了云南大学古生物学研究发展的序幕。


2001年,侯先光创建了云南大学澄江动物群研究中心。2004年,云南省古生物研究重点实验室在云南大学成立。2020年,学校整合古生物研究力量成立云南大学古生物研究院。


20年来,云南大学古生物学学科依托云南独特的、在世界科学界有广泛影响的古生物资源,着力探索寒武纪早期生物、重要动植物类群演化和陆地生态系统演替等重大学术问题,产出了一系列具有重大国际影响力的突破性学术成果,为我国早期生物演化与古生态研究走向世界前沿做出了贡献。


古生物研究成果打开生命演化之门


在2003年获得国家自然科学一等奖基础上,由云南大学古生物研究院完成的“寒武纪特异保存化石与节肢动物早期演化”研究项目通过了2020年度国家自然科学奖二等奖的评审公示,这是云南大学古生物学研究领域一项新的成就。


2021年,云南大学古生物研究院教授毕顺东在《Nature》发表文章,该研究基于对哺乳动物中耳听小骨连接关系的新发现,提出叠覆型砧骨-锤骨关节是中耳听小骨与下颌脱离的关键一步,解决了哺乳动物中耳和听觉演化研究中存在已久的难题。


2020年,云南大学古生物研究院研究员侯先光和马晓娅共同通讯在《Nature》发表文章,该研究在云南省东部富含软躯体化石保存的寒武纪地层里发现了一个新的多毛类动物,距今约5.2亿年前。研究表明该动物营管居固着生活,属于现生多毛纲的长手沙虫科,是目前已知的现生环节动物支系的最早化石记录,为了解环节动物的早期演化提供了重要证据,也揭示了寒武纪环节动物的生态和形态多样性。


2012年, 云南大学古生物研究院研究员马晓娅、侯先光在《Nature》发表文章,首次报道了特异保存的寒武纪节肢动物化石的脑神经构造。该研究被认为是最古老的动物神经系统的化石记录,该研究成果入选了中国科学院《2013科学发展报告》第四章“2012年中国科学家具有影响力的部分工作”。此后,该研究团队又于2013年和2014年分别在《Nature》上发表了寒武纪节肢动物中枢神经系统和寒武纪奇虾类动物神经系统。这些重要的化石脑和中枢神经构造的发现,为理解泛节肢动物神经系统的早期起源和演化提供了重要信息。相关研究成果得到了同行的赞同和广泛引用,带动了各国科学家在该领域进一步探索并取得一系列重要发现,从此奠定了一个新的研究领域——“神经古生物学”。同期,马晓娅研究员首次发现并报道了较古老的动物心血管系统,率先系统研究了寒武纪泛节肢动物的视觉系统。


2013年,云南大学古生物研究院教授张喜光在《Nature》发表研究论文,该研究发现头部的组构可为节肢动物的系统分类和进化史提供至关重要的信息,为节肢动物早期辐射分异和演化的深入研究奠定了良好基础。


2008年,云南大学古生物研究院研究员侯先光在《Science》发表文章,首次发现动物的复杂集群行为在寒武纪大爆发时期已经存在。


古生物研究院植物古生态团队对晚古生代至中生代石松、楔叶、蕨和种子蕨、松柏、苏铁、银杏等多类群化石植物开展了系统研究,为深入认识华夏植物群的组成面貌及其演替历程提供了一系列重要线索。近年来,基于植物化石保存的古生态学信息,团队在植物与昆虫的协同演化、昆虫农业化和社会化,以及深时陆地生态系统演替等方面取得突破性进展,相关重要成果发表在Nature Communications、Current Biology、Earth-Science Reviews等期刊,得到Nature Index的亮点推荐,并入选年度中国古生物学十大进展。


云南大学古生物学学科自创建以来,在国际重要学术期刊发表论文200余篇,其中,在国际顶尖学术期刊《Science》、《Nature》发表论文10篇。承担国家自然科学基金重点项目在内的省部级以上科研和人才项目50余项;获得国家自然科学一等奖和二等奖各1项、教育部优秀成果奖1项、英国古生物学会国际青年古生物学家奖1项、中国青年古生物学奖1项、云南省科学技术特等奖1项、云南省科学技术杰出贡献奖1项、云南省自然科学一等奖3项、云南省自然科学二等奖1项、“云南青年五四奖章”2项、“云南青年五四奖章集体”1项,为立足于云南的基础学科研究的国际影响力提升起到重要推动作用。


人才支撑让古生物研究往纵深发展


云南大学古生物学研究团队“成军”之初,只有寥寥几人。


如今,这支队伍不断发展壮大,坚守“学术报国、科研强国”的初心,秉承“边疆资源、世界学术”的科学追求,云南大学古生物研究院形成了一批以海外留学归来的爱国青年学者为主力的科研团队。


目前,云南大学古生物学研究院共有在职人员19人,年龄在45岁以下的科研人员占比近85%,16人在中国科学院或国内外著名高校获得博士学位,7人具有长期海外留学经历。其中德国洪堡学者1人、国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者1人、国家海外高层次引进人才青年项目入选者2人、国家百千万人才工程入选者1人、云南省“云岭高层次人才”2人、云南省中青年学术和技术带头人2人、云南省“万人拔尖人才”1人。古生物研究院拥有省重点实验室1个,教育部国际合作联合实验室1个、省创新团队1个。


青年人才不仅给研究院注入了新鲜血液,也把国际上最新的研究技术引入到了古生物学的研究当中。


作为海外归国人才,2015年,云南大学古生物研究院副院长刘煜首次引入使用“显微CT技术”对澄江化石中保存的动物三维结构进行无损研究。


“在过去三十年间,研究人员在野外采集到化石后,利用钢针对标本进行清修,从标本表面获取信息,这种传统针修的方式对化石具有一定破坏性,现在直接将化石放入显微CT设备中,经过360度旋转扫描,得出上千张图像,然后再运用计算机软件将其拼合,得出来的化石三维模型能够清晰完整地揭示动物的身体结构。”刘煜说,“显微CT技术让曾经嵌在石头当中的标本从2D变成了更加立体直观的3D。从化石上提取的信息量从传统方式的30%—40%提升到了80%—90%。”


近年来,刘煜不断在软件复原、扫描技巧方面不断探索和提升。2016年,研究院首次报道了呈三维立体保存的2毫米无节幼虫类节肢动物的最早化石记录。在澄江化石群长达30多年的研究历史中,如此精美保存的三维立体节肢动物幼虫标本的发现尚属首次。


荧光显微镜、电子扫描显微镜、显微CT……一系列先进的技术引入,真正的掀起一场寒武纪化石研究观测的“技术革命”。先进技术的运用也让古生物研究从以前的广度转向深度发展。


科研平台发挥重要科普宣传作用


在云南大学古生物学相关研究成果的有力支撑下,云南大学古生物研究院全力参与了申遗的具体工作,在发现帽天山澄江化石群的28年后,使得中国“澄江化石地”正式列入《世界自然遗产名录》,为申遗成功做出了关键贡献。


之后,我国首个建在化石地遗址上的自然博物馆拔地而起。


走进澄江化石地自然博物馆,一面半层楼高的化石墙伫立在主展厅一楼的正中央,这是一段取自澄江化石赋存最集中层位的地层,澄江化石群已发现的280余种寒武纪珍稀动物化石就是从这些地层中一块块敲出来的。博物馆收藏了来自世界各地的珍稀古生物化石和现生动物标本6万余件,其中尤以5.2亿年前的澄江生物群为代表,揭示了寒武纪时期的生命演化进程。


在澄江化石地自然博物馆建成之前,位于云南大学科学楼古生物研究院的化石展览厅就开始对外公开展示澄江动物群化石资源。研究院积极到中小学进行化石知识科普宣传教育,接受社会机构及个人邀请,对外开展化石鉴定、讲授相关知识技能,提高群众保护古生物化石的意识,普及化石保护知识。为保护国家化石资源,提升古生物科普教育,充分发挥云南化石资源在世界古生物研究中的重要价值和意义做出贡献。


一直以来,研究院都与世界各国一流科研机构保持着良好的合作关系,积极推动把云南独有的化石资源与合作机构的科研教育优势资源相整合,通过全面、系统的国际合作管理模式,优势互补,共同推动团队的人才培养、科学研究国际化进程,搭建起一个国际一流、创新思想突出、科研能力卓越、发展势头强劲的古生物学科研队伍合作平台。在此基础上,研究院于2017年获批建设教育部“云南重大生物演化事件及古环境”国际合作联合实验室。研究院与美国史密森研究院国家自然历史博物馆、英国自然历史博物馆、美国哈佛大学、德国慕尼黑大学、德国明斯特大学、英国莱斯特大学等高水平院校、科研机构保持的长期国际科研合作关系,为研究人员及学生提供了国际先进科学研究技术和前沿学术交流的平台支撑。

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