探生命之濫觴 究萬蟲之始祖 

——記西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系張志飛教授

2015-01-12

 

這是一段遠古時代物種演變的濫觴，一個寒武紀腕足動物研究的重要節(jié)點，一次中外學(xué)者在古生物學(xué)的強強對決，一位青年學(xué)者登峰科學(xué)之路的自強不息……

上篇：

劍走偏鋒

——從寒武紀生命大爆發(fā)說起

在距今約5.3億年前，地球上突然涌現(xiàn)出各種各樣的動物，它們不約而同地迅速起源、立即出現(xiàn)，被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大懸案，也就是寒武紀生命大爆發(fā)。無疑，寒武紀大爆發(fā)關(guān)乎地球生命起源和演變，也是古生物學(xué)的重要研究領(lǐng)域，無數(shù)學(xué)者傾其一生探索之研究之，其中寒武紀布爾吉斯頁巖型化石又是熱點和焦點。

然而不幸的是，布爾吉斯頁巖型化石自上世紀早期發(fā)現(xiàn)以來，作為寒武紀大爆發(fā)期間兩側(cè)對稱動物的重要分支——冠輪類群，其化石明顯稀少，研究力度極其薄弱，而腕足動物作為冠輪類群的重要分支和寒武紀演化動物群的主體組成部分，其軟軀體化石的發(fā)現(xiàn)和研究在國際上幾乎是空白。這個空白需要有人去填補，但這并非易事。

需要解釋的是，腕足動物是一類最早出現(xiàn)在5.3億年，并一直延續(xù)至今的一類身裹雙殼的海洋無脊椎動物，是古生代（4.8～2.5億年前）海洋環(huán)境中的主要生物門類，尤其在早古生代（4.8～3.6億年）海洋底棲生物群落中起主導(dǎo)作用。這類生物在各種沉積環(huán)境中，化石豐富，通常保存為各種不同的殼體化石。

據(jù)悉，在國際傳統(tǒng)上，腕足動物僅以殼體為對象，很大一方面原因，是由于腕足動物軟軀體年代久遠難以保存下來，但在我國，由于獨特的地理環(huán)境和氣候條件，寒武紀（澄江動物群和關(guān)山動物群）腕足動物軟軀體保存較好。

該癥結(jié)很快被一位年輕學(xué)者發(fā)現(xiàn)，他就是西北大學(xué)張志飛教授。

張志飛教授1998年7月畢業(yè)于西北大學(xué)生物學(xué)系，2000年開始在西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系攻讀古生物學(xué)碩士和博士學(xué)位，從事腕足動物研究數(shù)十年。憑借多年的化石研究積累和生物學(xué)知識背景，正是看到我國寒武紀（澄江動物群和關(guān)山動物群）腕足動物軟軀體得以保存的材料優(yōu)勢，他打破陳規(guī)，率先投身于寒武紀腕足動物殼體內(nèi)部解剖和系統(tǒng)學(xué)的研究。

懷平常心，不走尋常路，正是張志飛的寫照。事實證明，與國際同類學(xué)科（英國劍橋、格拉斯哥大學(xué)和卡迪夫大學(xué)，瑞典烏普薩拉大學(xué)）相比，他的研究工作具有鮮明的特色和優(yōu)勢，在國際布爾吉斯頁巖型腕足動物化石和系統(tǒng)學(xué)研究中可謂獨樹一幟。

漸行漸遠

——“新達爾文主義”夢想的成全者

上文提到，張志飛的研究在國際學(xué)術(shù)界上獨樹一幟，也說明了該研究分支的生僻與艱難。

張志飛就這樣踏上了一條鮮有人至的“不歸程”，并且一走就是十幾年。開展腕足動物及其它相關(guān)類群的系統(tǒng)學(xué)研究以來，除了需要新穎的研究手段，還需要大量化石材料的搜集，其中困難重重，張志飛就利用一切可以利用的資源，期間他與瑞典烏普薩拉大學(xué)地球科學(xué)系通力合作，利用其先進儀器和研究方法尋求新進展。

終于，張志飛在寒武紀腕足動物和其它觸手冠動物研究方面取得了突破！隨之，以其它觸手冠動物為外群，通過澄江動物群和關(guān)山動物群發(fā)現(xiàn)的軟軀體腕足化石的分析，他提出了最為合理的寒武紀腕足動物系統(tǒng)框架。

王國維談做學(xué)問的其中一種境界是“獨上高樓，望盡天涯路”，張志飛的研究不僅“站得很高”，并且“漸行漸遠”。到目前，他在研究寒武紀腕足動物系統(tǒng)框架上的成果涵蓋了方方面面的信息，具體如，他在華南系統(tǒng)研究了寒武紀8大類群（超科）腕足動物的早期代表和軟軀體信息，解譯出寒武紀腕足動物的取食、消化、循環(huán)系統(tǒng)的化石記錄，該研究已經(jīng)入選國際腕足動物典籍（Treatise)，被國際同行在Nature、BioEssay和Biology letter大量引用。

深入研究中，張志飛還揭示了寒武紀腕足動物的多樣性，論證了干群腕足動物2屬2種，并論證了寒武紀舌形貝腕足動物不同于現(xiàn)代舌形貝腕足動物營表棲固著生活，提出了寒武紀腕足動物的肉莖可以分為粗大支撐型和纖細錨定型的概念，論證了帚蟲動物門和腕足動物門之間的珍惜過渡類型—精美玉玕囊形貝。該方面系列成果2013年、2014年分別發(fā)表在Scientific Reports上，Nature網(wǎng)站、英國BBCNews BBCNature和美國ScienceShot，以及歐洲和亞洲各大媒體紛紛報道，中國新華網(wǎng)、騰訊網(wǎng)、中國網(wǎng)絡(luò)電視臺等國內(nèi)媒體也做了專題報道及其他宣傳。

在張志飛一系列龐雜的研究發(fā)現(xiàn)中，更有極為“出彩”的地方：其中干群內(nèi)肛動物的發(fā)現(xiàn)填補了寒武紀大爆發(fā)缺乏內(nèi)肛動物的空白，美國終身教授Mark A.S. Mcmenamin在“寒武紀大爆發(fā)的突破性進展”一文中認為該研究“成全了新達爾文主義的夢想”。

這是一個極高的評價，也是張志飛當之無愧的。

國內(nèi)外專家一致認同：張志飛教授在寒武紀腕足動物殼體內(nèi)部解剖和系統(tǒng)學(xué)的研究，其系列發(fā)現(xiàn)和研究在國內(nèi)外屬首次，在該領(lǐng)域具有明顯的引領(lǐng)和推動作用。

這位年輕人用自己的汗水和成果譜寫了一曲國際古生物研究的最美樂章。

在對寒武紀大爆發(fā)與腕足動物的系列研究中，張志飛教授及其團隊碩果累累，截止2014年6月，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文69篇，其中SCI論文54篇（通訊作者論文19篇，其中第一作者論文16篇）。2014年2月19日檢索48篇SCI論文，被引總次數(shù)748次，其中單篇最高引用次數(shù)114次；近5年內(nèi)47篇SCI論文被引共403次，其中他引次數(shù)279次。

 

“師夷長技”

—— 與國際強勢學(xué)科接軌

 

在西北大學(xué)早期生命團隊的合作和大力支持下，近年來，西北大學(xué)寒武紀腕足動物學(xué)科研究已經(jīng)風(fēng)生水起“自成一派”，在國內(nèi)外也小有名氣，但與國際接軌是張志飛的夙愿。為謀求在學(xué)科建設(shè)上與國際頂尖學(xué)術(shù)思想齊頭并進，他作出了很多努力。

2009年至2014年，他先后5次到瑞典烏普薩拉大學(xué)(Uppsala)和英國加的夫（Cardiff）大學(xué)積極從事訪問研究，并多次應(yīng)邀參加國際學(xué)術(shù)會議并作專題發(fā)言。在交流訪問過程中，一方面向國外同行分享了自己的最新發(fā)現(xiàn)，也對國外學(xué)者的研究思路和手段有了親身體驗。目前，張志飛團隊已與英國、瑞典、法國、加拿大和澳大利亞等國家的學(xué)者建立了長期的密切合作關(guān)系。

科研不是閉門造車，而是在交流學(xué)習(xí)中取長補短、相得益彰，張志飛深諳此道。正是為此，他多年來不遺余力，積極搭建國際交流平臺，大大加快了西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系古生物學(xué)與地層學(xué)的學(xué)科建設(shè)和科研進展。

自2010年以來，張志飛多次邀請國際著名學(xué)者來西北大學(xué)訪問及從事合作研究，并推動瑞典烏普薩拉大學(xué)地球科學(xué)系與西北大學(xué)地質(zhì)系簽訂了師生合作交流備忘錄，目前已選送了多名青年教師去瑞典從事訪問研究，同時與瑞典烏普薩拉大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生1名，聯(lián)合培養(yǎng)博士后2名。在多年的合作中，他探索出了多層次、多方位的研究合作途徑，為西北大學(xué)的國際合作和交流做出了努力。

“在激烈的國際合作與交流中，除了自己需要走出國門之外，也需要盡力邀請國際學(xué)者和國外學(xué)生到我們中國人自己的學(xué)校和研究所從事研究和學(xué)習(xí)。”采訪中張志飛教授這樣說。也正是持有這種理念，他的團隊與國際相關(guān)強勢學(xué)科建立了定期互訪、學(xué)生互派、資源共享的合作框架，并通過互聘對方為客座教授或博士生合作導(dǎo)師，促進國內(nèi)外學(xué)科優(yōu)勢互補，最終實現(xiàn)合作共贏、共同發(fā)展。

如今，西北大學(xué)早期生命國際合作平臺已初見成效，甚至吸引了如瑞典斯德哥爾摩地質(zhì)博物館館長這樣國際知名的專家參與張志飛團隊所從事的合作研究，也有印度哈拉格普爾理工學(xué)學(xué)院的學(xué)生慕名主動聯(lián)系，希望在印度留學(xué)生交流項目的支持下申請加入他們的研究課題。 

下篇：

遙憶當年

——日出而作月落不息叩問萬蟲始祖

至今，張志飛在古生物學(xué)界的成績已經(jīng)得到充分認可，在寒武紀腕足動物研究中占有重要一席，這些榮譽的背后是數(shù)十年的堅持不懈與孜孜以求。他認為自己并不聰明，能取得一些成績是因為他內(nèi)心具有一種不服輸?shù)那楣?jié)和他作為一名農(nóng)民的兒子與生俱來的的韌勁和毅力。

張志飛自小在農(nóng)村長大，鄉(xiāng)村的生活讓他學(xué)會了忍耐和堅持，也讓他有了對知識的向往。1994年，張志飛憑借優(yōu)異的成績考入了西北大學(xué)生物系學(xué)習(xí)，終于邁出了走向外面世界的第一步。

雖然出身于農(nóng)民家庭，但張志飛對書籍有著強烈的熱愛，大學(xué)生活終于讓他找到了自己的興趣所在，4年時間里，他讀著自己喜歡的書籍，學(xué)習(xí)自己喜歡的課程，并希望大學(xué)畢業(yè)以后繼續(xù)深造。

2000年，他有幸?guī)煆奈鞅贝髮W(xué)舒德干院士從事古生物的學(xué)習(xí)和研究。由于碩士專業(yè)與本科不同，一切都要從新開始，那是他求知生涯最艱苦的一段。“那時在實驗室里，每天幫助老師整理標本，在顯微鏡下修理標本，進行顯微照相，一天甚至可以拍照4個膠卷。由于每天都是早出晚歸，科學(xué)樓的值班室工作人員都與我非常熟悉。”張志飛回憶道。

更為嚴重的是，由于長時間在顯微鏡下進行化石觀察，他的眼睛開始嚴重近視�；�石照相時，由于長時間需要單眼調(diào)焦，右眼變得嚴重弱視。但在這些疾病和困難面前，他從未放棄。正所謂“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”，做學(xué)問的不易在張志飛身上淋漓盡致地體現(xiàn)了出來。

除了加強基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和在實驗室工作，張志飛還與師兄一起堅持野外長期作業(yè)。野外是古生物學(xué)家的天堂，農(nóng)村的生活經(jīng)歷也再次給了他自信和信心。據(jù)張志飛回憶，那時他每天早出晚歸與當?shù)乩相l(xiāng)工作在一起，能很快打成一片，白天一起上山挖化石，抬石頭，餓了拿出自帶的干糧和水果。晚上，住在當?shù)乩相l(xiāng)家，與老鄉(xiāng)家人一起吃飯。晚飯后，他立即在油燈下翻閱資料，對化石進行編號和初步分類，做化石記錄，整理筆記……在3年的碩士研究期間，他野外工作和化石采集時間累積每年至少4～6個月，曾連續(xù)兩個春節(jié)初一是在云南野外度過，第3個春節(jié)也是初四就趕到了云南開始了野外工作。

張志飛曾這樣詩意地總結(jié)那段日子：日出而作奔石海叩問萬蟲始祖，月落不息向書林求解億年起源。這是一名學(xué)者的一種孤獨又充實的美好心境。

付出就會有回報，由于他熟悉農(nóng)村生活，善于組織野外活動，收集了大量化石，發(fā)現(xiàn)了許多生物類型，野外工作中出現(xiàn)的問題他也能迅速解決，這令導(dǎo)師非常滿意。“正是這樣的艱苦工作和常年的化石采集，西北大學(xué)早期生命研究所在舒德干老師的帶領(lǐng)下收集了大量世界罕見的軟軀體化石，這些化石為以后的科學(xué)研究和自己的發(fā)展搭建了堅實的科學(xué)平臺。”張志飛說。

鋒芒初露

—— 一段腕足動物研究界的佳話　

碩士畢業(yè)后，深深喜愛上古生物學(xué)的張志飛選擇繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，這時，他的專業(yè)水平已經(jīng)有了一定造詣，所發(fā)表的學(xué)術(shù)成果也很快得到關(guān)注與認可，其中有一段往事不得不提。

時間追溯到2004年，那時張志飛還是西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系早期生命研究所全日制博士研究生，其寒武紀腕足動物化石搜集和分析方面的研究在國內(nèi)屬于獨一無二，2004年5月他在國際雜志發(fā)表的學(xué)術(shù)論文一經(jīng)面世就被國際同行注意。

有一天，他突然收到落款為新加坡馬來亞大學(xué)莊少華教授的一封來信，信箋上工整地寫著幾行文字：“張教授：您好！衷心祝賀你重要的研究成果近期正式發(fā)表，你的發(fā)現(xiàn)實屬罕見，令人十分震驚，希望有機會訪問貴校，面見為盼！”

讀完此信，張志飛心情激動而高興，但又覺著可笑，因為他當時只是在讀的一年級博士研究生，因此對此信他當時并沒太在意。然而沒有想到，3周后，他在辦公室接到了一個從建國飯店打來的電話，說現(xiàn)在有一個來自新加坡的游客，要找一個張志飛教授，希望能開車到建國飯店去接他。接完這個電話后，張志飛突然想起了前些日子收到的新加坡來信。匆忙趕到建國飯店，發(fā)現(xiàn)對方竟是一位瘦小、精神矍鑠的老者，正是新加坡華裔教授莊少華。

莊教授當時年逾八十有三，與張志飛幾乎是同行，都是研究一種俗稱為“燈殼”（lampshell）的腕足動物。但，只是莊教授研究的是在現(xiàn)代海洋中生活的現(xiàn)生類群，而張志飛博士研究的是曾經(jīng)生活在5.3億年前，地質(zhì)上稱為早寒武世的腕足動物化石。雖然他們的研究對象是同類生物，但莊少華教授的研究屬于動物學(xué)范疇，而張志飛的研究屬于地球科學(xué)中的古生物學(xué)領(lǐng)域。

莊教授看重的是，張志飛研究的化石采自我國云南澄江化石庫，這些化石屬于兩個不同腕足動物屬種，很好地保存了包括口、食道、胃、腸和肛門等細節(jié)特征在內(nèi)的U形消化道，以及纖毛狀的、生物學(xué)上稱為觸手冠的取食器官。一般而言，有關(guān)這些組織的形態(tài)信息，通常只能從莊教授研究的現(xiàn)生類群得知，現(xiàn)在能看到距今5億年前生物的組織形態(tài)，對自己的研究鐘愛不渝的這位老者充滿好奇、感到安慰，同時也獲得了一種精神享受。

在與眼前這位年輕人的討論中，老人面帶微笑，眉目中流露著默默的贊許，這是對張志飛的鼓勵，也是鞭策。后來，中國科學(xué)院院士南京地質(zhì)古生物研究所金玉玕院士也專程來他辦公室查看了標本，并對張志飛的研究和發(fā)現(xiàn)給予了鼓勵和支持。

在諸位老師和專家的鼓勵和支持下，攻讀博士學(xué)位期間，張志飛共在美、英、瑞典等國際古生物學(xué)和動物學(xué)雜志上發(fā)表SCI論文7篇，其中2005年完成的“早寒武世舌形貝與現(xiàn)代舌形貝形態(tài)對比研究”被評為陜西省優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文一等獎，之后他完成的博士學(xué)位論文又被評為2008年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。接著，這些研究成果先后入選國外古生物教材和最新修訂的腕足動物典籍（Treatise）。

后記

憶往昔崢嶸歲月，看今朝風(fēng)華正茂。經(jīng)歷過孤獨，感受過榮譽，如今的張志飛依舊躊躇滿志、慨當以慷。

可喜的是，作為國際地層員會寒武系第三階工作組成員和選舉委員，2014年張志飛成功獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助。在該項目中，他將利用腕足動物在不同地層中大量保存的化石優(yōu)勢，在我國開展寒武紀腕足動物的生物地層研究，來理解不同腕足動物的在寒武紀地層的首現(xiàn)、延限和持續(xù)時間，建立不同的腕足動物化石組合，為理解寒武紀大爆發(fā)期間腕足動物的輻射、演化及其群落演替，以及寒武系第二階和第三階的建立和洲際寒武系對比提供更多化石依據(jù)。

又是一次新的征程，張志飛將再度穿越時空，探索地球起源時期的最初生命信息，在此，我們預(yù)祝他取得更多突破性進展！

       來源： 科學(xué)中國人 2015年第1期  封二人物