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在古生物化石寶庫中探尋生命演化的奧秘——云南大學(xué)古生物學(xué)學(xué)科建設(shè)結(jié)碩果
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)云南網(wǎng)（記者 陳怡希）：1984年7月1日，已是物化侯先光到澄江縣帽天山采集生存于寒武紀(jì)時期高肌蟲化石的第五天。在野外連續(xù)工作了一個多月的石寶生命生物設(shè)結(jié)碩果他，卻依然收獲甚少。庫中科建這一天，探尋他依舊上山采集化石，演化首先發(fā)現(xiàn)納羅蟲標(biāo)本，學(xué)古學(xué)學(xué)開啟了保存軟軀體化石的古生采集工作，使澄江生物群成為國際古生物學(xué)界、物化進(jìn)化生物學(xué)界關(guān)注的石寶生命生物設(shè)結(jié)碩果焦點，也拉開了云南大學(xué)古生物學(xué)研究發(fā)展的庫中科建序幕。
2001年，探尋侯先光創(chuàng)建了云南大學(xué)澄江動物群研究中心。演化2004年，學(xué)古學(xué)學(xué)云南省古生物研究重點實驗室在云南大學(xué)成立。古生2020年，學(xué)校整合古生物研究力量成立云南大學(xué)古生物研究院。
20年來，云南大學(xué)古生物學(xué)學(xué)科依托云南獨特的、在世界科學(xué)界有廣泛影響的古生物資源，著力探索寒武紀(jì)早期生物、重要動植物類群演化和陸地生態(tài)系統(tǒng)演替等重大學(xué)術(shù)問題，產(chǎn)出了一系列具有重大國際影響力的突破性學(xué)術(shù)成果，為我國早期生物演化與古生態(tài)研究走向世界前沿做出了貢獻(xiàn)。
古生物研究成果打開生命演化之門
在2003年獲得國家自然科學(xué)一等獎基礎(chǔ)上，由云南大學(xué)古生物研究院完成的“寒武紀(jì)特異保存化石與節(jié)肢動物早期演化”研究項目通過了2020年度國家自然科學(xué)獎二等獎的評審公示，這是云南大學(xué)古生物學(xué)研究領(lǐng)域一項新的成就。
2021年，云南大學(xué)古生物研究院教授畢順東在《Nature》發(fā)表文章，該研究基于對哺乳動物中耳聽小骨連接關(guān)系的新發(fā)現(xiàn)，提出疊覆型砧骨-錘骨關(guān)節(jié)是中耳聽小骨與下頜脫離的關(guān)鍵一步，解決了哺乳動物中耳和聽覺演化研究中存在已久的難題。
2020年，云南大學(xué)古生物研究院研究員侯先光和馬曉婭共同通訊在《Nature》發(fā)表文章，該研究在云南省東部富含軟軀體化石保存的寒武紀(jì)地層里發(fā)現(xiàn)了一個新的多毛類動物，距今約5.2億年前。研究表明該動物營管居固著生活，屬于現(xiàn)生多毛綱的長手沙蟲科，是目前已知的現(xiàn)生環(huán)節(jié)動物支系的最早化石記錄，為了解環(huán)節(jié)動物的早期演化提供了重要證據(jù)，也揭示了寒武紀(jì)環(huán)節(jié)動物的生態(tài)和形態(tài)多樣性。
2012年， 云南大學(xué)古生物研究院研究員馬曉婭、侯先光在《Nature》發(fā)表文章，首次報道了特異保存的寒武紀(jì)節(jié)肢動物化石的腦神經(jīng)構(gòu)造。該研究被認(rèn)為是最古老的動物神經(jīng)系統(tǒng)的化石記錄，該研究成果入選了中國科學(xué)院《2013科學(xué)發(fā)展報告》第四章“2012年中國科學(xué)家具有影響力的部分工作”。此后，該研究團(tuán)隊又于2013年和2014年分別在《Nature》上發(fā)表了寒武紀(jì)節(jié)肢動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)和寒武紀(jì)奇蝦類動物神經(jīng)系統(tǒng)。這些重要的化石腦和中樞神經(jīng)構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)，為理解泛節(jié)肢動物神經(jīng)系統(tǒng)的早期起源和演化提供了重要信息。相關(guān)研究成果得到了同行的贊同和廣泛引用，帶動了各國科學(xué)家在該領(lǐng)域進(jìn)一步探索并取得一系列重要發(fā)現(xiàn)，從此奠定了一個新的研究領(lǐng)域——“神經(jīng)古生物學(xué)”。同期，馬曉婭研究員首次發(fā)現(xiàn)并報道了較古老的動物心血管系統(tǒng)，率先系統(tǒng)研究了寒武紀(jì)泛節(jié)肢動物的視覺系統(tǒng)。
2013年，云南大學(xué)古生物研究院教授張喜光在《Nature》發(fā)表研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)頭部的組構(gòu)可為節(jié)肢動物的系統(tǒng)分類和進(jìn)化史提供至關(guān)重要的信息，為節(jié)肢動物早期輻射分異和演化的深入研究奠定了良好基礎(chǔ)。
2008年，云南大學(xué)古生物研究院研究員侯先光在《Science》發(fā)表文章，首次發(fā)現(xiàn)動物的復(fù)雜集群行為在寒武紀(jì)大爆發(fā)時期已經(jīng)存在。
古生物研究院植物古生態(tài)團(tuán)隊對晚古生代至中生代石松、楔葉、蕨和種子蕨、松柏、蘇鐵、銀杏等多類群化石植物開展了系統(tǒng)研究，為深入認(rèn)識華夏植物群的組成面貌及其演替歷程提供了一系列重要線索。近年來，基于植物化石保存的古生態(tài)學(xué)信息，團(tuán)隊在植物與昆蟲的協(xié)同演化、昆蟲農(nóng)業(yè)化和社會化，以及深時陸地生態(tài)系統(tǒng)演替等方面取得突破性進(jìn)展，相關(guān)重要成果發(fā)表在Nature Communications、Current Biology、Earth-Science Reviews等期刊，得到Nature Index的亮點推薦，并入選年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展。
云南大學(xué)古生物學(xué)學(xué)科自創(chuàng)建以來，在國際重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文200余篇，其中，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Science》、《Nature》發(fā)表論文10篇。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重點項目在內(nèi)的省部級以上科研和人才項目50余項；獲得國家自然科學(xué)一等獎和二等獎各1項、教育部優(yōu)秀成果獎1項、英國古生物學(xué)會國際青年古生物學(xué)家獎1項、中國青年古生物學(xué)獎1項、云南省科學(xué)技術(shù)特等獎1項、云南省科學(xué)技術(shù)杰出貢獻(xiàn)獎1項、云南省自然科學(xué)一等獎3項、云南省自然科學(xué)二等獎1項、“云南青年五四獎?wù)隆?項、“云南青年五四獎?wù)录w”1項，為立足于云南的基礎(chǔ)學(xué)科研究的國際影響力提升起到重要推動作用。
人才支撐讓古生物研究往縱深發(fā)展
云南大學(xué)古生物學(xué)研究團(tuán)隊“成軍”之初，只有寥寥幾人。
如今，這支隊伍不斷發(fā)展壯大，堅守“學(xué)術(shù)報國、科研強國”的初心，秉承“邊疆資源、世界學(xué)術(shù)”的科學(xué)追求，云南大學(xué)古生物研究院形成了一批以海外留學(xué)歸來的愛國青年學(xué)者為主力的科研團(tuán)隊。
目前，云南大學(xué)古生物學(xué)研究院共有在職人員19人，年齡在45歲以下的科研人員占比近85%，16人在中國科學(xué)院或國內(nèi)外著名高校獲得博士學(xué)位，7人具有長期海外留學(xué)經(jīng)歷。其中德國洪堡學(xué)者1人、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者1人、國家海外高層次引進(jìn)人才青年項目入選者2人、國家百千萬人才工程入選者1人、云南省“云嶺高層次人才”2人、云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人2人、云南省“萬人拔尖人才”1人。古生物研究院擁有省重點實驗室1個，教育部國際合作聯(lián)合實驗室1個、省創(chuàng)新團(tuán)隊1個。
青年人才不僅給研究院注入了新鮮血液，也把國際上最新的研究技術(shù)引入到了古生物學(xué)的研究當(dāng)中。
作為海外歸國人才，2015年，云南大學(xué)古生物研究院副院長劉煜首次引入使用“顯微CT技術(shù)”對澄江化石中保存的動物三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損研究。
“在過去三十年間，研究人員在野外采集到化石后，利用鋼針對標(biāo)本進(jìn)行清修，從標(biāo)本表面獲取信息，這種傳統(tǒng)針修的方式對化石具有一定破壞性，現(xiàn)在直接將化石放入顯微CT設(shè)備中，經(jīng)過360度旋轉(zhuǎn)掃描，得出上千張圖像，然后再運用計算機軟件將其拼合，得出來的化石三維模型能夠清晰完整地揭示動物的身體結(jié)構(gòu)。”劉煜說，“顯微CT技術(shù)讓曾經(jīng)嵌在石頭當(dāng)中的標(biāo)本從2D變成了更加立體直觀的3D。從化石上提取的信息量從傳統(tǒng)方式的30%—40%提升到了80%—90%。”
近年來，劉煜不斷在軟件復(fù)原、掃描技巧方面不斷探索和提升。2016年，研究院首次報道了呈三維立體保存的2毫米無節(jié)幼蟲類節(jié)肢動物的最早化石記錄。在澄江化石群長達(dá)30多年的研究歷史中，如此精美保存的三維立體節(jié)肢動物幼蟲標(biāo)本的發(fā)現(xiàn)尚屬首次。
熒光顯微鏡、電子掃描顯微鏡、顯微CT……一系列先進(jìn)的技術(shù)引入，真正的掀起一場寒武紀(jì)化石研究觀測的“技術(shù)革命”。先進(jìn)技術(shù)的運用也讓古生物研究從以前的廣度轉(zhuǎn)向深度發(fā)展。
科研平臺發(fā)揮重要科普宣傳作用
在云南大學(xué)古生物學(xué)相關(guān)研究成果的有力支撐下，云南大學(xué)古生物研究院全力參與了申遺的具體工作，在發(fā)現(xiàn)帽天山澄江化石群的28年后，使得中國“澄江化石地”正式列入《世界自然遺產(chǎn)名錄》，為申遺成功做出了關(guān)鍵貢獻(xiàn)。
之后，我國首個建在化石地遺址上的自然博物館拔地而起。
走進(jìn)澄江化石地自然博物館，一面半層樓高的化石墻佇立在主展廳一樓的正中央，這是一段取自澄江化石賦存最集中層位的地層，澄江化石群已發(fā)現(xiàn)的280余種寒武紀(jì)珍稀動物化石就是從這些地層中一塊塊敲出來的。博物館收藏了來自世界各地的珍稀古生物化石和現(xiàn)生動物標(biāo)本6萬余件，其中尤以5.2億年前的澄江生物群為代表，揭示了寒武紀(jì)時期的生命演化進(jìn)程。
在澄江化石地自然博物館建成之前，位于云南大學(xué)科學(xué)樓古生物研究院的化石展覽廳就開始對外公開展示澄江動物群化石資源。研究院積極到中小學(xué)進(jìn)行化石知識科普宣傳教育，接受社會機構(gòu)及個人邀請，對外開展化石鑒定、講授相關(guān)知識技能，提高群眾保護(hù)古生物化石的意識，普及化石保護(hù)知識。為保護(hù)國家化石資源，提升古生物科普教育，充分發(fā)揮云南化石資源在世界古生物研究中的重要價值和意義做出貢獻(xiàn)。
一直以來，研究院都與世界各國一流科研機構(gòu)保持著良好的合作關(guān)系，積極推動把云南獨有的化石資源與合作機構(gòu)的科研教育優(yōu)勢資源相整合，通過全面、系統(tǒng)的國際合作管理模式，優(yōu)勢互補，共同推動團(tuán)隊的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究國際化進(jìn)程，搭建起一個國際一流、創(chuàng)新思想突出、科研能力卓越、發(fā)展勢頭強勁的古生物學(xué)科研隊伍合作平臺。在此基礎(chǔ)上，研究院于2017年獲批建設(shè)教育部“云南重大生物演化事件及古環(huán)境”國際合作聯(lián)合實驗室。研究院與美國史密森研究院國家自然歷史博物館、英國自然歷史博物館、美國哈佛大學(xué)、德國慕尼黑大學(xué)、德國明斯特大學(xué)、英國萊斯特大學(xué)等高水平院校、科研機構(gòu)保持的長期國際科研合作關(guān)系，為研究人員及學(xué)生提供了國際先進(jìn)科學(xué)研究技術(shù)和前沿學(xué)術(shù)交流的平臺支撐。