她与化石“对话” 印证了进化论中一个“国际假说”

刘建妮是西北大学36岁的年轻教授，今年11月份，刚刚获得“中国青年女科学家奖”荣誉称号。骄人的成绩源自于她对科学的无限热爱。

寻找人类的祖先

作为一名研究和教授“古生物学”的高校教师，常常有人一听到刘建妮的专业，就会说：“噢，原来是考古的！”刘建妮每次都会借机科普：考古学研究的是一万年以后人类历史文明的发展过程，是历史学研究范畴；我们古生物学研究的是一万年以前人类自身发展及演化的进程，是地质学研究范畴，更确切地说：是寻找人类的祖先！

在寻找人类祖先的过程中，“寒武纪生命大爆发”被称为进化生物学的一大悬案。“寒武纪生命大爆发”是大约5.4亿年以前，在地质年代上恰恰是寒武纪的开始，绝大多数现生动物门类在2000多万年时间内突然“爆发性”的出现。“寒武纪生命大爆发”曾经让达尔文困惑不已，也让进化生物学家伤透脑筋，甚至神创论者都借此抨击进化论。近一个多世纪以来，经过科学家们的深入研究，发现即使是在寒武纪生命“爆发”出现的这一短短时期内，生命依然是演化的。刘建妮发现的奇特动物化石“仙人掌滇虫”就是这一段生命演化历程的重要“证据”，破解了节肢动物门起源与早期演化的科学难题。

蝴蝶、蜈蚣、蜘蛛、蟑螂这些生命力顽强的生物，都属于节肢动物。它们不仅是现生动物中的优势类群，也是寒武纪海洋的主要类群，在生态系统中起着举足轻重的作用。因此，对于这一最大优势类群的起源探索一直是进化生物学的热点及焦点问题。刘建妮介绍，自2001年跟随舒德干院士读研究生开始，她就有幸进入这一热点领域进行研究。在寒武纪海洋中，有一类躯干（身体）柔软，并且具有成对的、不分节的柔软的叶片状附肢（腿）的动物，称之为“叶足动物”。正是由于叶足动物柔软的躯干及不分节的附肢，使得许多古生物学家和进化生物学家猜测它们很可能是节肢动物的一类原始祖先，并且围绕着这一推断，存在两个相反的“国际假说”：即节肢动物附肢的分节早于躯干的分节和躯干的分节早于附肢的分节。然而由于缺乏化石证据，研究一直没有实质性的进展。

幸运总是眷顾有准备的头脑。2006年，刘建妮在我国云南澄江化石库发现了一些造型“奇特”的古生物化石。直觉告诉她，这些化石很重要。回来后，刘建妮反复查阅资料、分析及研究。经过5年的不懈努力，她终于发现了这种奇特化石所传递的关键信息：化石中的叶足动物已经发育出分节的附肢，但却仍保留着柔软的蠕形躯干。确凿的化石证据表明节肢动物附肢的分节早于躯干的分节，这一发现首次初步破解了节肢动物门起源与早期演化这一长期困扰学术界的科学难题。因为化石的产地是云南，而且形似长刺的仙人掌，因而命名为“仙人掌滇虫”。正是由于仙人掌滇虫的重大科学意义，教育部以“中国澄江化石库发现节肢动物遗失的远祖”为题将仙人掌滇虫的研究评选为2011年度“中国高等学校十大科技进展”。同时“仙人掌滇虫”还入选了2012年度国际十大生物新属种。这是唯一一个入选的化石新属种，也是唯一一个代表中国入选的生物新属种。

“仙人掌滇虫”的发现，使刘建妮博士和她的团队在寻找人类祖先的道路上，迈开了重要一步。在古生物学这个领域，他们还将继续探索，努力发现更多的隐藏在化石里的生命起源的奥秘。

把冷板凳坐热

刘建妮本科专业是生物学。当研究生专业转为古生物学时，研究对象从活的生物变成死的石头时，巨大的反差曾让她很沮丧。舒德干院士鼓励她：“化石虽然是死的，但其中隐藏了生命的奥秘，你要通过研究让它活起来！”从此，她便静下心来，努力去探索发现化石中活着的秘密。

研究古生物，野外化石采集工作是必需的。由于化石采集工作大都在人烟稀少的山区，所以总是和各种危险擦身而过。如果够幸运，能采集到有价值的化石回到实验室，那便意味着更加辛苦的征程的开始。实验室整理化石是个细致活，要用细针在显微镜下一点点的剥离。轻重也要拿捏到位，手轻了岩石剥不下来，手重了可能会损伤化石。她介绍，一般分离出一块完整的化石至少需要一到两周的时间，耗费几个月的情况也很常见。“在高倍显微镜下完成这项高难度工作需要的不仅是耐心，更需要平稳的心态，每一种波动的情绪都可能伤害到化石。”

在刘建妮看来，野外采集和研究本身的辛苦，并不算什么。“我很喜欢我的专业，所以不会觉得苦，和很多女生逛起街来一点都不觉得累是一个道理！”在科研过程中，刘建妮觉得最苦的是对于心智的磨练。她回想起学生时代，每天需要长时间阅读大量文献，依然对那段孤独的日子记忆犹新。“正是大量的文献积淀才能在接触化石时拥有敏锐的判断力。对比之下，野外采集化石反而是一种极好的调剂。”

所以，刘建妮常常教导学生说：“吸纳理解，寻找实物，运用分析，科学的研究需要大量时间去坐冷板凳，而学会享受孤独也是每个从事科学研究的工作人员的基本素质，当有一天你不再觉得板凳是冰冷的了，你会发现离你所要追求的东西也就不远了。”

享受教书育人的乐趣

“地球上的生物形形色色，丰富多彩，它们遍布于地球的每个角落，繁衍生息，为地球增添了无限生机。然而，如此多姿多彩的生物来自何方？它们又是如何进化成现今繁荣的景象？进化的证据究竟在哪里？”在中国大学视频公开课中进入西北大学的《化石趣谈》，很快被刘建妮生动的讲解吸引。看似冰冷枯燥的化石，在她的课堂上变得栩栩如生。

《化石趣谈》是刘建妮曾经在西北大学开设的一门通识教育课程。当时，外系的老师学生走过地质系总会问：“你们地质系门口放的大石头是什么呀？”“古生物是研究什么的，跟历史系的考古不是一回事吗？”。面对这些疑问，刘建妮觉得有必要专门开设一门课程，希望通过声动有趣的讲解为学生们打开一扇通向神秘的化石世界的小窗户。课程开设后，没想到效果出人意料的好，连续授课的三学期都会有学生因为选不到课而现场旁听。后来，《化石趣谈》还被录制成为网上公开课，并且有幸入选了国家精品课程计划，受到了很多外校学生及网友的热烈欢迎。

“我喜欢搞科研，但同时享受教书育人的乐趣，学生总是能带给我新的灵感。”在刘建妮看来，教学与科研并不冲突，而自己首先是一位高校教师，然后才是科研工作者。虽然现在科研任务繁重，但是她一直坚持为本科生和研究生上课。她还计划，为古生物的教学加入更多真实生动的元素，通过在自然中教学等方式，让更多学生喜欢上这门学科，同时让更多普通大众了解和认识古生物。