在探尋生命演化的漫漫長路上，毛方園領(lǐng)銜的科研成果連續(xù)兩年入選“中國古生物學(xué)年度十大進展”——荒野歸來

5月初，首屆南京礦物寶石化石博覽會開展，10余件曾在地球生命進化史上具有重要意義的國寶級化石標(biāo)本亮相。李氏源掠獸化石標(biāo)本是其中之一。

3年多前，2019年12月6日，《科學(xué)》（Science）在線發(fā)表了關(guān)于李氏源掠獸的研究成果。在“中國古生物學(xué)2020年度十大進展”中，該項研究位列首位。

中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員毛方園正是這一研究的負責(zé)人。她的另一項研究成果也入選“中國古生物學(xué)2021年度十大進展”。

今年4月，這位致力于早期哺乳動物研究的80后科技工作者，榮膺第十八屆“中國青年女科學(xué)家獎”。

探尋奇妙的生命演化，毛方園徜徉在一條未知、神秘的漫漫長路上。

圖為在位于北京的中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所，毛方園正在查看動物的頭骨化石。工人日報-中工網(wǎng)記者 王偉偉 攝

“一次定終身”

本科學(xué)的是地質(zhì)學(xué)，碩士在中國科學(xué)院南京地質(zhì)與古生物研究所攻讀孢粉學(xué)專業(yè)，為何會在博士時選擇進入古脊椎動物研究領(lǐng)域？

毛方園笑稱，“一次定終身。”

2008年，碩士研究生二年級的暑期，毛方園參加了在內(nèi)蒙古二連盆地的地質(zhì)考察。那里沉積了東亞地區(qū)比較完整的古近紀(jì)陸相地層，有豐富的哺乳動物化石，是研究古近紀(jì)哺乳動物演化、古生態(tài)和古氣候變化的理想?yún)^(qū)域。

這位在南方出生、長大的姑娘，第一次見到了荒漠戈壁，遇到了一堵墻般襲來的沙塵暴，趕上過大雨雷暴等極端天氣，也邂逅了海市蜃樓。在那片半無人區(qū)，條件十分艱苦。

毛方園的任務(wù)是孢粉采樣。這是古生物地層學(xué)研究的常用方法，依據(jù)孢粉樣品來分析古環(huán)境的植物組成和氣候變化、判定地層沉積時間。

100多米的剖面，間隔1.5米進行取樣，一個點位，采一袋孢粉樣，整個剖面下來，樣品裝了滿滿一包，沉甸甸的。遇到她翻不過去的土坡，老師們就一鎬一鎬幫著開道。身處荒漠時的“過命交情”，讓她“想要跟著這個團隊繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究”。

持續(xù)半個月左右的地質(zhì)實習(xí)后，毛方園毫不猶豫地決定考博，專業(yè)轉(zhuǎn)向古脊椎動物。“我想去野外探索未知的不確定性的事物。”對不愿循規(guī)蹈矩的她而言，找到了“釋放天性”之處。

這次實習(xí)的帶隊老師、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員王元青，后來成了毛方園的博士生導(dǎo)師。

2013年博士畢業(yè)后，毛方園進入中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所，在摸索中確定了早期哺乳動物這一研究方向。

來自上億年前的“不可思議”

“發(fā)現(xiàn)了達爾文時代提出的哺乳動物中耳漸進演化的關(guān)鍵證據(jù)鏈”，這是毛方園獲評第十八屆“中國青年女科學(xué)家獎”時的一句介紹。

哺乳動物中耳漸進演化，一直被認為是哺乳動物古生物學(xué)的“圣杯”。

“古生物學(xué)家認為，哺乳動物中耳內(nèi)的3塊聽小骨是從爬行動物的下頜關(guān)節(jié)骨演化而來的。”毛方園說，從上百年前的達爾文時代開始，哺乳動物咀嚼器官和聽覺器官的分離過程就一直是一個假說，缺少從化石當(dāng)中得到的直接關(guān)鍵證據(jù)。

毛方園、王元青與美國自然歷史博物館的孟津等學(xué)者合作的研究成果，正是從李氏源掠獸化石中找到了關(guān)鍵證據(jù)鏈。

“李氏源掠獸的多件標(biāo)本首次展示了一個關(guān)鍵特征，即聽骨與麥?zhǔn)宪浌侵g無骨質(zhì)鏈接，這意味著聽覺與咀嚼器官完全分離，代表了哺乳動物演化中聽覺與咀嚼模塊分離的關(guān)鍵節(jié)點。”毛方園說，這一發(fā)現(xiàn)彌合了過渡型中耳和典型哺乳動物中耳在演化過程中表型特征的空缺。

李氏源掠獸化石采自遼寧熱河生物群早白堊世，距今約1.24億年，被保存在遼寧朝陽濟贊堂古生物化石博物館。

“我們對這些化石標(biāo)本做了一個初步的CT掃描，就已經(jīng)看到它中耳的大致形態(tài)了。”那一刻，毛方園激動不已。

但是，即使確定就是中耳骨塊，是否就能成為關(guān)鍵證據(jù)鏈呢？冷靜過后，是漫長且枯燥的研究——利用顯微斷層掃描儀高精度掃描，然后進行三維立體重建復(fù)原包括中耳在內(nèi)的整個骨架。

2018年10月，毛方園成為美國自然歷史博物館博士后。那年圣誕假期，她把自己關(guān)在公寓里，每晚復(fù)原到后半夜兩三點，然后早上八九點起來接著復(fù)原，每天有十幾個鐘頭都在電腦前。

“重建三維立體形態(tài)，相當(dāng)于你在每個面上畫的一筆，都會生長出具體的立體形態(tài)。1.2億年前的生物已經(jīng)演化出如此精妙的結(jié)構(gòu)，多么不可思議。”那些枯坐“冷板凳”的時光里，遙望上億年前的時間長河中的生物，毛方園覺得震撼，“多么神秘啊，這是語言無法精準(zhǔn)表述的。”

嚴肅科學(xué)的魔力

以百萬年、上億年為時間尺度的古生物研究，到底有著什么樣的魔力？

“經(jīng)歷漫長歲月的生命演化，像一部生命史的連續(xù)劇呈現(xiàn)在我們面前，這還不夠有意思嗎？”毛方園也在追問，從一個單核生命演變成人，這個過程中經(jīng)歷了什么才最終成功？

在地球46億年的歷史中，很多生物歷經(jīng)起源、發(fā)展、繁盛、消亡的過程。人類在追尋自身演化、發(fā)展奧秘的同時，也一直在探究與人類同行的其他類群的演化歷史。

追問和探究，需要新的技術(shù)支撐。

采訪中，毛方園多次強調(diào)更高精度的CT設(shè)備對于研究有著重要促進作用。熱河生物群的大多數(shù)化石為壓扁的板狀，普通CT設(shè)備很難對其進行精確掃描和重建。為此，中科院聯(lián)合研發(fā)了首臺高分辨板狀化石專用X射線顯微層析成像設(shè)備Micro-CL，極大滿足了古生物學(xué)界的研究需求。

古動物博物館和中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所同在一幢樓里，開放日有不少家長帶著孩子前來參觀。

科普與科研，是熱鬧與冷清。

“大眾看來，古生物學(xué)好玩、有意思，但也要意識到這是一項嚴肅科學(xué)。”毛方園希望，“真正決心投入這個學(xué)科的人，能堅持把科學(xué)系統(tǒng)訓(xùn)練的枯燥過程，嚴肅、嚴謹?shù)刈咄辍?rdquo;

10多年間，毛方園成為國家基金委優(yōu)秀青年項目獲得者，先后發(fā)表學(xué)術(shù)論文近40篇，其中3篇發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）和《科學(xué)》（Science）上。成績之外，她是冷靜的，“我們需要找到新的研究模式、方法技術(shù)，去提高、去突破。”

每年，毛方園會有3~4個月時間走出書齋，到未知、神秘的荒野中，尋找、挖掘化石。從荒野歸來，她重新回到實驗室，拼接、修復(fù)化石，在顯微鏡下觀察化石，在設(shè)備上測量、復(fù)原化石……

埋藏在厚重地層中的化石沉默不言，等待著她去講述遠古生物演化的神秘故事。