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中科院南京地质古生物研究所和中科院高能物理研究所十六日在北京宣布，在对贵州瓮安多细胞动物胚胎化石的外部形态和内部结构进行研究分析后，科学家确认了“具极叶胚胎”这类特殊动物胚胎的存在，从而进一步证实早在五点八亿年前地球上就出现了两侧对称动物。
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& u M c! Q; q 这项研究由中科院南京地质古生物研究所陈均远研究员和高能物理研究所有关专家合作，并联合我国台湾和美国、欧洲的科学家共同完成。题为《中国西南地区前寒武纪磷酸盐岩化具极叶胚胎化石》的论文十六日在《科学》杂志上发表。 3 g: ?" t6 _; g, n
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2006年6月16日，《中国西南地区前寒武纪磷酸盐岩化具极叶胚胎化石》在《科学》杂志上发表。文章介绍了中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈均远和中国科学院高能物理研究所同步辐射装置的有关专家，联合我国台湾和美国、欧洲的科学家，使用同步辐射相衬成像方法，开展了对贵州瓮安前寒武纪具极叶结构的磷酸盐岩化胚胎化石三维无损伤研究，成功获得了古化石样品细小的(0.1—0.7毫米)内部空间的高分辨结构，证明所观察到的颈状构造的极叶身份，为达尔文的进化论提供了新的证据。 : Q" `) y- u* ]6 Z
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“这项成果源于古生物学和高能物理学两大学科的交叉。”文章发表的当天下午，中科院高能所的高能物理学家冼鼎昌院士在接受本报记者专访时表示，“这也生动地表明什么是学科的融合、相互促进和当代前沿学科研究进展的多学科互动的不可或缺性。”
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化石成为检验达尔文自然演化理论的试金石
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1859年，达尔文发表了著名的《物种起源》，创立了自然演化论(有人称为进化论)。但《物种起源》自诞生之日起就受到一些学者的强烈质疑，也经常遭到神学家的猛烈攻击。他们的重要论据之一就是：为什么三叶虫等复杂的生命在寒武纪突然出现？而在此之前却没有化石记录？ 6 r% n; z. U* X. e
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达尔文深知前寒武纪化石“零纪录“问题的严重性。在《物种起源》第六版中他写道：“这件事到现在为止还没有办法解释，所以或许有些人正好可以利用这个案例来驳斥我提出的演化论点。”自然演化论似乎等待着两个不同命运的判决，要么前寒武纪根本不存在化石，演化论错了；要么正如达尔文所猜想的那样，前寒武纪不是没有化石，而是没有找到或没有保存下来。 , Q0 S- W) J/ O: s
( N4 v& _& L& o$ q. T' a& M 于是化石成为检验达尔文理论的试金石，古生物学家为在比寒武纪更加古老地层中寻找化石付出了巨大努力，也经历了无数挫折。陈均远研究员告诉记者，直到上世纪50年代，加拿大21亿年前微体植物化石和澳大利亚5.6亿年前伊迪卡拉化石群的发现，给自然演化论带来了一个重大突破，困惑达尔文的问题似乎已经解决了。但事实并不是这样。因为伊迪卡拉化石群是否属于多细胞动物仍有许多值得质疑之处，即便可能是多细胞动物，它们也属于非常特化了的生物类型与寒武纪生物之间找不到重要的演化关系。
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瓮安化石群可能再现“动物世界黎明的第一刻” 0 O7 O3 I9 Z4 O' ]) x( `4 B
2 f# J+ o: V( ~ 直到1998年2月5日，中科院南京地质古生物所陈均远、李家维的研究小组和肖书海、张昀研究小组分别在《科学》和《自然》杂志上报道了来自贵州省瓮安5.8亿年前的多细胞动物化石的发现。陈均远将这一比伊迪卡拉化石群还要早2000万年，比寒武纪还要早4000万年的动物化石群被称为瓮安动物化石群。瓮安动物化石群为世界最古老的动物化石群。那时的地球刚从一个极不利于生命生存、长达一亿多年的大冰期时代走出来。
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瓮安动物化石群的发现被国外知名演化生物学家誉为20世纪演化论的最重大成就之一。《科学》杂志为这一发现发表了评论，称它“将有可能向我们展现动物历史黎明时期的全景”。但是怎样再现这“动物世界黎明的第一刻”又成为困扰科学家的又一难题。
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/ \. ]' `" t6 h( ` 因为胚胎化石大多很小，只有0.2—0.6毫米。这些胚胎内部结构和卵裂球排列方式一直是一个难以解决的技术瓶颈。据陈均远介绍，研究胚胎化石主要采用两种常规技术手段。一是通过醋酸将胚胎从岩石中分离出来，然后用扫描电子显微镜对它们外部形态进行观察。二是将含化石的岩石加工成厚度只有0.3—0.5毫的薄片用透射显微镜进行寻找薄片中所含的化石，但薄片中的化石已经受到破坏，而且薄片所提供的化石结构方向随机性的缺点。因而胚胎化石内部结构和卵裂球排列方式的研究仍存在有待克服的技术瓶颈。 # j, _6 U7 A& t% i
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共同的兴趣使学科背景相差很远的专家走到一起 3 ] g, T+ |. k7 U
; f" w1 O3 t( J* q$ R. J8 I 就是为了解决这个问题，两位学科背景相差很远的专家走到了一起。冼鼎昌院士开玩笑地告诉记者：“我们的‘婚姻’已经有7年历史了。”
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1998年，瓮安生物化石群发现的消息在报纸上披露。这项古生物学的研究成果令中科院高能所的高能物理学家冼鼎昌院士很感兴趣。冼鼎昌的研究领域是同步辐射应用，但他对古生物学有浓厚的兴趣。他思考同步辐射在化石研究中的应用已经有一段时间了。他曾找一些地质学家及古生物学家讨论过这个问题，但发觉或是样品太大，或是研究内容并不特别需要同步辐射手段。他在读到瓮安生物群发现的报道后便意识到，同步辐射在这类化石研究中应当是一种非常有效的手段。
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1999年的全国政协会议上，冼鼎昌在科技组会上做了一个发言，其中提到瓮安化石群发现的重大意义。散会后，冼院士找到了陈均远教授的房间，两个同样对展现动物黎明时期全景充满兴趣和热情的科学家一拍即合。 9 x v0 G! O' ?6 _, M
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同步辐射给瓮安化石照“X光”解决古生物学难题 ; {3 Q; D" \2 M7 c0 B
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如何使体积如此小的胚胎化石清晰成像，冼鼎昌院士想到了给瓮安化石照“X光”。 ( U% F+ [* j. {3 y9 Z/ d
! @! c z! c3 x( s# G- z 因为用X光拍照可以避免通常的把化石分层切片观察的方式，不会对化石造成破坏。但事实上，不能使用通常的X光机达到研究目的，因为它的成像分辨能力最好也只有毫米的量级，拍不到胚胎的内部结构。另外，拍出来的图像反差也不好。而同步辐射正好具有足够强度的短波长X光和优良的成像分辨能力。于是冼鼎昌等人把这种技术应用到瓮安化石的研究中，在不损坏化石的情况下，把亚毫米大小的胚胎内部结构拍得一清二楚，并且给出了高精度的三维成像，解决古生物学的一大难题。而古生物学和同步辐射应用的结合也为科学家们打开了新的更广阔的研究视野。 - z. E# r2 l, P
& i+ b7 ]$ Z+ @7 x/ ]3 O 学科融合、相互促进是各个领域合作的必然选择
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从1999年全国政协会议上的偶遇，到今天冼鼎昌院士和陈均远教授的合作取得巨大成功，证实了达尔文的第二个猜想。冼鼎昌已经记不清他几次去过云南澄江、贵州瓮安，甚至带着与他同一领域的专家去考察，带着陈教授的样本去做实验，从北京到台湾、到日本再到欧洲，直到拍摄的图片达到满意的效果为止。 5 l) O8 U- E$ K7 B' D
, h1 M. {" _/ B& Z. _ 冼院士现在的领域是同步辐射应用，但是他考虑的不仅仅是设备的问题。在采访中，冼院士一再强调，同步辐射在古生物学领域的成功应用，生动地表明了什么是学科的融合、相互促进和当代前沿学科研究进展的多学科互动的不可或缺性，印证了当代包括同步辐射等先进大科学装置的发展必须走I-M-A三结合发展道路的思想。 , Z, J i/ T" ]. ^ @* o
9 r; [7 P* h$ M/ O! R 冼院士告诉记者，I、M、A分别指设备、方法和应用，现在的科学研究领域过分注重应用而不看重设备和方法，其实是一种误区。科学研究如果只靠引进设备，其实很难做出前沿的成果，因为购买的设备有可能运到国内已经不是最先进的了，或者最先进的设备不卖给你，这样当然很难保证研究的先进性。如果方法和工具都依靠引进，将很难做出自主的东西。而现在的研究又必须借助方法和工具，因为现在的科学研究已经非常深入，依靠人自身的器官很难有新的发现。学科交叉、各个领域之间的合作是必然选择，也将大有可为。 |
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狗仔卡
发表于 2006-8-3 23:34
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