舒德干：矢志破解达尔文世纪悬案 | 我和我的祖国70年70人

▲2004年，舒德干在西北大学科技楼。

舒德干：矢志破解达尔文世纪悬案

“在唯物主义哲学革命史上与马克思比肩的达尔文，凭借《物种起源》和《人类由来》两部姊妹篇构建了进化论大厦，成为改变人类自然观和世界观的伟大思想家。然而，由于时代的局限，他遇到许多科学难题，其中两大难题至今仍是自然科学的世纪悬案：寒武纪大爆发如何缔造地球动物树？人类远祖的众多基础代谢器官在何时、由何种低等动物创造并传承而来？”

在西北大学办公室，舒德干院士把记者带进了5亿多年前那个波澜壮阔的“寒武纪生命大爆发”，他聊起了一个半世纪前达尔文创立进化论的传奇故事，以及留下的世纪悬案。他向记者介绍自己的“三幕式寒武纪大爆发”新假说、“广义人类由来”新概念，深情地回忆破解达尔文难题的那些难忘岁月。

他说自己近40年来一直在“沿着达尔文的足迹前行”，一步也不敢懈怠，终于在破解达尔文世纪悬案上取得了实质性进展。

他是我国早期生命领域的学术带头人之一，其研究团队在古生物学研究领域已进入全球第一梯队。他们在《自然》《科学》上发表了十余篇重要论文，发现了最古老最原始的脊椎动物“天下第一鱼”昆明鱼目，创建了古虫动物门，首次发现了后口动物亚界谱系起源证据，并构建了地球上最早的动物树框架，提供了远祖们陆续创造“第一口”“第一鳃裂”“第一头脑/第一脊椎/第一心脏”等基础器官系统的可靠化石证据，在国际学术界引起轰动。

国家自然科学奖评奖委员会评价说，这些成果“是对达尔文进化论的重要发展，科学价值重大，在世界范围内影响深远”。英国皇家学会院士莫里斯（S.Conway Mor r i s）指出：“能够对这两个极富挑战性的进化论题作出如此重大的贡献，其意义不言而喻；而且，即使一个科学家只对其中一个论题作出如此重要的贡献，那么，这位学者和他的祖国都将会因此而引以为豪。”

▲在西北大学博物馆办公室，舒德干接受本报记者专访。本报驻陕记者韩宏摄

▲舒德干寄语：“学习达尔文 发展进化论”

                         【人物档案】

舒德干，1946年生于湖南湘潭，长于湖北鄂州。进化古生物学家，长江学者，西北大学教授，中国科学院院士。现任西北大学博物馆馆长。

1969年毕业于北京大学地质地理系古生物学专业，1981年获西北大学硕士学位，1987年获中国地质大学（北京）博士学位。德国洪堡博士后，曾赴美国华盛顿市史密森研究院、英国剑桥大学做访问学者。

主持翻译《物种起源》，并撰写“导读”和“进化论十大猜想”。提出的第10个实证猜想（“动物界三幕式爆发成型假说”），是唯一中国学者提出的进化论重大猜想。在澄江动物群和寒武纪大爆发研究上形成系统性科学发现，其多项重要发现和理论假说，获得学界广泛认同，并被录入多国教材、辞典、专著。获长江学者成就奖一等奖，国家自然科学奖一等奖和二等奖，陕西省科学技术最高成就奖。全国模范教师，全国先进工作者。

▲2000年9月，在人民大会堂，舒德干（右）获长江学者成就奖一等奖

▲舒德干（左一）带领团队研究讨论生物进化问题

初识进化论

北大求学立志有所作为

舒德干说，他上小学时贪玩，丢过书包；上初中时爱打乒乓球，有“球台霸主”的名号；念高一时，赢得黄冈地区少年乒乓球赛亚军。达尔文学说影响了他的人生。上高中生物课时，他开始对进化科学有了朦胧兴趣。18岁考进北京大学，是黄冈中学那年唯一考进北大的。入学选专业时，他毫不犹豫地选择了古生物专业。

当时，他们有一门“达尔文主义”课，课堂讨论时同学们争得面红耳赤，但结果仍一知半解。“那时对我是一个很大的触动，下决心用自己的一生，来探索达尔文留下的难题，希望在这一领域有所作为。”他回忆说。

“‘文革’中断了学业。”1970年初，舒德干和同级地球化学专业的女友陈苓被分配到陕西彬县教书，在那里度过了八年半时光。他说：“那是很接地气、很甜蜜的一段乡土生活，尽管艰苦，但十分愉快。”由于表现好，他入了党，当上了教导主任。1971年、1975年，女儿舒强、儿子舒刚相继降生。

1978年，夫妻俩重燃旧梦。妻子考回北大进修，舒德干考取了西北大学硕士生。“刚入学，我就到图书馆借了一部《物种起源》，又到旧书店买了一本朱洗先生的《生物的进化》，将自己埋在陋室里独自咀嚼玩味，自得其乐。”

“读高中和大学期间我的俄语都是全班最高分。”读研究生时改学英语，毕业考试成绩在全年级名列前茅。毕业后留校任教，一头扎进早期生命研究中，开始了生命之源的探索。1980年，妻子毕业后也来到西大任教，一家四口四地分居的生活结束了。

1985年初，受夫人鞭策，他到中国地质大学（北京）地质系，师从郝诒纯院士读博士学位，继续高肌虫研究。此间，他单独出版了《寒武纪和早奥陶世高肌虫》专著，1990年再次获得国家教委科技进步二等奖，前一次是与他的硕士生导师霍世诚先生共同获得的。

“那时，我很幸运，毕业前获评年级唯一的三好学生和校级优秀共产党员，还获得了三次出国机会！”舒德干一一说来，“美国史密斯研究院、德国洪堡基金、意大利出国进修访问。”

▲1998年，舒德干在伦敦

1988年舒德干先到史密斯研究院，接着在波恩大学做洪堡学者；其间，一项化石的数学研究成果获得陕西省科技进步奖二等奖。

“我们与科学前沿隔离太久了。翻看文献发现，作者几乎都是外国人，中国人只充当配角。全面开放的国策，为中国学人提供了后来居上的绝好机会，我们再不能错失机会了！”在国外学习访问期间，舒德干每每陷入“痛心疾首”的感慨。

“天下第一鱼”

重大成果引发全球轰动

100多年前，澄江化石就被认知，1984年开始大规模开采研究。其精美的软躯体构造化石提供了探索动物起源的绝佳窗口，吸引了国内多个优秀团队和国外不少优秀学者全力投入。此后的十年，进展迅速、成果丰硕，基础动物亚界和原口动物亚界的大多数门类的始祖化石相继露面；然而，后口动物亚界里的门类却未见踪影。

1996年以后，舒德干将主要精力投向后口动物亚界的探索。接下来的第二个十年，他以第一作者身份8次叩开《自然》大门、3次发文于《科学》，不仅揭示出5个现生后口动物门类（半索动物门、棘皮动物门、头索动物门、尾索动物门、脊椎动物门）的始祖，而且还发现了一个绝灭的动物门类“古虫动物门”，并构建了完整的最古老后口动物亚界谱系图。其中以他为第一作者兼通讯作者的《自然》3篇长文（Article形式论文）受到该杂志的高调专题评述，有2篇入选“中国十大科技进展”，另一篇入选“中国高校十大科技进展”。

1996年4月、11月，舒德干等在《自然》上先后发表《云南虫被证实是地球上最古老的半索动物》《中国发现脊索动物的早期祖先华夏鳗》，后一重要发现将脊索动物的演化历史向前推进了一千万年。“华夏鳗类似于今天的文昌鱼，没有真正的头，也无脊椎，只有脊索。”他介绍说。

▲寒武纪大爆发动物树

“1999年逮住‘天下第一鱼’有一个传奇的故事，也是一种极大的学术享受。”1998年12月底，他带着博士生张兴亮去拜访云南省地质研究所的老朋友罗惠麟、胡世学。在显微镜下，舒德干对他们的一块标本看了不到一分钟，他欣喜若狂，“这是世界上最早的脊椎动物”！

他们立即返回西北大学，在标本箱翻捡从云南采集的标本。次年元旦假期，竟发现了类似但保存更完整的鱼化石。舒德干回忆说：“那年的元旦和春节前后，我都是在极度兴奋中度过的，几乎每天工作到深夜，欣赏和解读这两枚超级国宝。”他将西大这枚标本命名为“凤姣昆明鱼”，凤姣是他母亲的名字；将另一枚命名为“海口鱼”。

1999年11月4日，《自然》以长文形式发表了这一寒武纪生命大爆发的重大突破性成果，将已知最古老脊椎动物起源向前推进了五千万年！该杂志以《逮住天下第一鱼》为题的专题评论认为，“舒德干等人发现的两条鱼——是学术界期盼已久的早寒武世脊椎动物，填补了寒武纪生命大爆发的重要空缺”。国际学术界为之轰动。英皇家学会院士道金斯在专著《人类祖先的故事》中提出，从原始单细胞生命演进到人类共经历39“代”祖先，而昆明鱼最接近第18代祖先。三年后，他们又发现大量保存更好的第一鱼化石，添加了新成员“钟健鱼”，并创建了“昆明鱼目”。

2001年，舒德干在澄江动物群发现了后口动物亚界的一个新门类，命名为古虫动物门。他介绍：“这个成果来之不易。在生物学和古生物学界，创立一个新门类极为困难。古虫类动物形态构造十分奇特，没有现生动物可供类比。而且，如鳃裂那样的关键特征被掩盖在身体里面，需要细致解剖方能被认知。当然，现在已得到学术界的广泛认同，被列入国内外权威教材。”

由于长期伏案读书，低头在显微镜下观察修理标本，他得了严重的颈椎病，压迫到了脊椎，脖子又硬又酸又痛，越过了警戒线。“1999年两篇《自然》文章的完成和发表，让我付出了惨痛的代价。”那年6月，他在日本作报告时病情加剧，甚至无法动弹，从日本回国一路上半蹲着“站”飞机。8月，他冒险做“后开门”手术，挽救“串珠状脊髓”。

“手术十分危险，稍有不慎就会导致颈部以下身体完全瘫痪，但不做无异于等死！我还是决定赌一把，冒险做手术！”术后在夫人和助手的陪伴下，他带着护脖去了野外。“后来，得到了尾索动物始祖化石‘长江海鞘’，成果也在2001年《自然》面世。”

▲2004年2月17日，在日本蒲郡市生命之海博物馆，舒德干（左）与蒲郡市市长植树纪念“国家自然科学奖一等奖”

2004年，《自然》第三次以长文形式发表了舒德干等人成果，报道了棘皮动物门祖先古囊虫，并首次创建最古老后口动物亚界谱系图。2006年，《科学》报道了他在寒武纪地层发现的“文德动物”。传统认为该类动物仅限于前寒武纪。他首次提出寒武纪与前寒武纪生命连续演化的新理念，有力驳斥了神创论。

寒武纪之恋

破解达尔文世纪“悬案”

达尔文创立进化论，由于时代局限，遇到一系列难题，其中三大难题极为严峻。当时，生物学中的最大难题是遗传学尚未诞生。孟德尔凭借颗粒遗传（即后来的基因遗传）假说创立了遗传学基础。摩尔根等后继者通过实验建立的基因理论不断破解遗传学内涵，发展了进化论，获得一系列诺贝尔奖。

然而，另外两个地质古生物学悬案依旧迷雾重重，而且一直是神创论诋毁进化论的主要口实：其一，无论是现在还是过往生命史上，可辨识的进化过渡类群极度缺乏、尤其是寒武纪大爆发时期生命演进出现巨大断层，达尔文对此困惑不已。爆发是否真实存在，其真相和本质内涵到底如何？其二，依据比较解剖学和胚胎发育学等各种间接证据，达尔文天才地断言“人类源自低等动物”。然而他迫切期待古生物学能够提供直接可靠的历史证据予以实证支撑。

▲“进化论的十大猜想（假说）”

在距今5.4亿年的寒武纪初期，地球生命演化史上出现了一次规模最大、影响最深远的生命创新事件，即在不到地球历史1%的“瞬间”，爆发式产生了90%以上的动物门类，俗称“寒武纪大爆发”。这一奇特现象至今仍是进化生物学的一大悬案，构成当代自然科学六大难题之一。主张渐变论的达尔文坚持认为“自然界不存在飞跃”，大爆发不过是化石记录保存不全造成的假象。100多年后，化石记录越来越多，“动物大爆发”景观越来越清晰，于是美国科学院院士古尔德提出“一幕式爆发”猜想，使得许多人附和“几乎所有的动物都站在同一起跑线”。对此说辞，神创论者喜笑颜开：能够发动如此非凡爆发者，岂非上帝莫属？

▲寒武纪大爆发包括三幕，依次形成3个动物亚界

基于全球三大著名早期化石库、尤其是澄江化石库的真实记录，2008年舒德干在著名英文杂志《冈瓦纳研究》发表长文，将寒武纪大爆发的本质内涵与地球动物树起源及演化成型紧密联系在一起，创新性提出“三幕式寒武纪大爆发”新假说，实证了三幕式爆发依次诞生了动物界的三个亚界，从而首次完成了早期完整动物树框架的构建：前寒武纪晚期的第一幕爆发形成了多门类基础动物；5.4亿年前的寒武纪初期开始的第二幕爆发，不仅延续了基础动物亚界的繁荣升级，而且还诞生了原口动物亚界的大多数门类；约5.2亿年前的澄江动物群启动第三幕爆发，其间不仅基础动物亚界和原口动物亚界各门类继续繁荣昌盛，而且首次出现了后口动物亚界中几乎所有门类的始祖代表，甚至还创造了初具鳃裂构造的绝灭动物门“古虫动物门”。正是鳃裂的出现，引发了所有后口动物在取食和呼吸上的新陈代谢革命。该团队以三幕式爆发假说为基础的“地球动物树成型研究”项目，荣获2016年国家自然科学奖二等奖。

▲2015年2月，舒德干在加拉帕戈斯群岛考察达尔文湖

▲2015年2月，舒德干访问加拉帕戈斯群岛的达尔文基金会

在《人类由来》结尾处，达尔文留下另一悬案：“人类的器官构造永远打上了低等生命创造的印记”。舒德干解释说：“就是说，要论证这一伟大猜想的正确性，科学亟待发现真实的化石证据，以确证到底是哪些人类远祖在何时、以何种方式创造了他们的基础器官系统？”达尔文将破解悬案的艰巨任务留给了后人。

舒德干团队基于他们在早期生命研究上的系列性发现，尤其是那些关于关键演化过渡类群的重大发现，比如从基础动物亚界向两侧动物演化的过渡类群，原口动物亚界与后口动物亚界之间的珍稀过渡类群，以及在后口动物亚界中由无头类（无脊椎动物）向有头类（或脊椎动物）演化的过渡类群的可靠证据，他提出“广义人类由来”新概念（即相对于人类源自古猿的“狭义人类由来”概念），深层次揭示了人类更为远古的由来。其核心内容揭示了远祖创造一系列基础器官系统的真实历史。

诺奖得主薛定谔说，什么是生命？简单地说就是“吃”或者“吃负熵”。舒德干解释说：“对动物这类吞噬型生命而言，为了实现新陈代谢或能量转换以防止体内因增熵而走向无序，首先需要有口吃食物，同时还需要有吃氧气的呼吸系统。进而，为了提升新陈代谢水平而高效率地吃，进化中陆续产生了高级神经系统、运动支撑系统和高级循环系统等等”。那么，这些至关重要的为吃而生的基础器官是谁创造的呢？

2017年初，团队成员韩健等人在《自然》发表封面论文（舒德干为通讯作者），报道了寒武纪初期的微型动物皱囊虫。这个有口无肛的初级两侧对称动物开始实现了“口吃食物”功能，开启了新陈代谢的第一次形态学创新。（注：前寒武纪大多数“动物”都没有口，只能靠表皮渗透汲取营养）

舒德干等人发现的古虫动物门是原口动物与后口动物之间的珍稀过渡类群，它们首创鳃裂，实现了呼吸系统大升级，启动了新陈代谢的第二次形态学重大创新。

舒德干等人发现的“第一鱼”创造了第一头、第一脊椎和第一心脏，完成了新陈代谢的第三次大创新。至此，包括人类在内的高等动物的基础器官系统构建基本完成。

▲澄江化石库的后口动物谱系演化图

“最古老的脊椎动物‘昆明鱼目’甚至有可能恰好是人类的远古祖先，人类今天之所以无所不能，主要得益于三大武器——头颅和大脑、脊椎、心脏。今天，这三大武器都能在老祖宗‘昆明鱼目’那里找到自己对应的源头了！”舒德干相信，“广义人类由来假说会成为《人类由来》的升级版！”

记者手记

“冰冷化石背后的故事令人陶醉”

“坐得住冷板凳，耐得住清贫，顶得住压力，‘十年磨一剑’历来是我们团队的传统。磨剑很清苦，但锋利的剑能破解重大学术难题。30年来，我们磨出了两把‘长剑’和四把‘短剑’。‘长剑’一是澄江动物群，二是清江动物群。”采访中，舒德干感慨地说，“板凳虽冷，心胸火热，激情澎湃，科学发现的快感妙不可言。化石貌似死板冰冷，其背后的演化故事却鲜活灵动。”

今年3月22日，团队成员、舒德干的第一位博士生张兴亮教授以及傅东静副教授等在《科学》撰文，在湖北宜昌长阳地区发现与澄江动物群同时代的软躯体化石库——“清江生物群”。

“清江动物群保存的潜质很好，它在内涵上可能要超过澄江动物群。”他告诉记者，“若干年后，研究成果超过加拿大布尔吉斯页岩生物群和澄江生物群，是值得期待的，可望在科学史上留下一个深刻的印记。”

舒德干坦言：“爱青年人，要从骨子里爱，关爱他的学术前途，给他们创造条件，留足够的发展空间，让他们能尝到做学问的甜头和发现的快乐，力争让科学文化基因代代传承。”

他认为，我国传统文化十分优秀，有东方特色，但科学尤其是科学精神是其软肋。应该加强全民科普，宣传和践行科学精神，建设创新型国家。科学精神的灵魂是理性质疑和批判。科学工作者要敢于质疑，经得起质疑，如此方能创新。

采访结束时，他向记者道出了自己几十年来的人生和事业感悟：“地史舞台上最美妙绝伦的大戏乃是40亿年无奇不有的生命演进，变化莫测，令人叹为观止；透视进化奥秘，令人陶醉，乐此不疲。借助严谨的科学实证以破解达尔文猜想和世纪难题，探索旅程的艰辛总能被发现真理的愉悦所荡涤；人生的极致幸福，无出其右。”

作者：报驻陕记者韩 宏

图：除署名外，均受访者供

编辑：韩宏

责任编辑：叶志明、付鑫鑫

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