张弥曼：追寻“从鱼到人”的证据

张弥曼（中）在“世界杰出女科学家”颁奖典礼上

2011年张弥曼（中）在新疆进行野外勘探
（神秘的从鱼到人地球uux.cn报道）据中央纪委国家监委网站：编者按：今天（3月8日）是第109个“三八”国际妇女节，我们向网友介绍一位“永远坚定地探索着人类的张弥证据起源，勘测那些在地球和时间中旅行的曼追鱼”的女科学家。
张弥曼，从鱼到人1936年出生于南京，张弥证据中科院古脊椎动物与古人类研究所教授、曼追英国林奈学会会士、从鱼到人瑞典皇家科学院外籍院士，张弥证据主要从事比较形态学、曼追古鱼类学、从鱼到人中-新生代地层、张弥证据古地理学、曼追古生态学及生物进化论研究。从鱼到人1991年当选中国科学院院士。张弥证据
半个多世纪前，曼追年轻的张弥曼为揭开四足动物起源的谜团，付出了艰苦的努力。如今，已是耄耋之年的她，仍然在古鱼类研究领域进行着不懈的探索。
生物学界有一句值得玩味的话：“人其实是经过精心修饰的鱼。”这句话的意思是说，某一类鱼放弃水中生活登上陆地，堪称地球史上里程碑式的事件；包括人类在内的所有更高等的脊椎动物，也就是所谓的“四足动物”，都可以追溯到这个共同的祖先。但究竟是哪一类“坚强”的鱼，可以当得起这样的荣耀？
2018 年3 月，联合国教科文组织将“世界杰出女科学家奖” 授予中国古鱼类学家张弥曼，以表彰她对水生脊椎动物向陆生动物演化过程的研究成就。
青年时代，结缘杨氏鱼研究
在北京的中国古动物馆肉鳍鱼类展区，陈列着一具看上去非常复杂的蜡质模型。如果仔细观察，人们会发现这其实是一个鱼类的头骨，只是被成比例地放大，以便让研究者能看清更多的细节。它见证着一种如今已经几乎消失的研究方法，还有半个多世纪前张弥曼在遥远的瑞典完成的一项开创性研究。
从查尔斯·达尔文写作《物种起源》的年代开始，所有的更为高等的脊椎动物都起源于某一类“勇于登上陆地”的鱼，逐渐成为生物学界的共识。根据史前鱼类和两栖动物化石提供的线索，人们认为肉鳍鱼类中的总鳍鱼是当年的“开路先锋”。这是因为，我们今天所见到的大部分鱼类都属于硬骨鱼类，身体里的骨骼都已经完全骨化，而绝大部分现代的硬骨鱼类属于辐鳍鱼类，鱼鳍里没有中轴骨，而是由辐射状的鳍条支撑；但也有很少一部分硬骨鱼类需要归入肉鳍鱼类的范畴，它们的鱼鳍不是直接连在身体上，而是通过一个像小臂的结构与身体连接。古生物学界认为，这个结构与现代陆地脊椎动物的四肢存在演化上的承接关系；对孑遗至今的肉鳍鱼类，比如拉蒂迈鱼的研究，也支持这样的结论。
但孑遗至今的肉鳍鱼类，还包括了能够离水生活一段时间的肺鱼。那么，究竟是肺鱼和四足动物的关系更接近，还是总鳍鱼类和四足动物更接近？ 1965 年，张弥曼前往瑞典自然历史博物馆学习的时候，她意识到这个问题很复杂，而且还没有得到解决；但她手中的一件在云南曲靖泥盆纪早期（距今约4.1 亿年）地层中发现的鱼类头骨化石，有可能是揭开谜底的关键。因为，这个头骨属于一种后来被命名为先驱杨氏鱼的原始肉鳍鱼类，“杨氏”的属名是为了纪念中国古脊椎动物学的奠基人杨锺健院士。
在现代CT 技术尚未出现的20 世纪60 年代中期，发达国家的古生物学界推崇一种极为艰苦但利于发现细节的研究方法，称为“连续磨片法”。只要化石并非孤本，古生物学家就可以用极为精密的手法，将这件化石逐层打磨，每次只磨去几十微米厚的一层，再涂上二甲苯以增强细节，然后对打磨面进行拍照。
接下来，研究者需要根据胶片的投影，手工画出打磨面的放大图像，再将蜡倒在图上，压制成薄片并且精心雕琢细节，使蜡的覆盖范围与手绘图像完美重合，就得到了一块合格的磨片。最后，研究者需要将所有的磨片按顺序叠加在一起，得到化石的放大模型，并据此开展研究。这样虽然损失了化石原件，但一些在原件上不一定能看清的细节特征，反而可以在模型上看出来，并且古生物学家有可能据此得出关键性的结论。
为了揭开四足动物祖先的“身世之谜”，张弥曼对自己的化石标本进行了连续磨片。因为每一张蜡模都必须完美地显示细节，所以手工绘图环节就需要捕捉标本上所有的细节，画一张稍微复杂一些的图就需要十多个小时。那段时间，她每天晚上只能睡四五个小时。渐渐地，博物馆里的人都知道这个中国女人“不睡觉”。于是，有人给她搬来躺椅；有人在她桌上放一束鲜花以表达敬意。经过持续两年的艰苦努力，这件长度只有大约28 毫米的化石，被转换成了540多张厚度不到1 毫米的蜡模！
当这些蜡模被叠加起来的时候，张弥曼看到了一个震撼古生物学界的事实。按照当时的分类方法，先驱杨氏鱼被归入总鳍鱼类。瑞典的古生物学家们认为，它应该有一对内鼻孔，那是鱼类“登陆”时学会呼吸的关键构造。但张弥曼仔细观察了蜡模，却没有找到内鼻孔。由于她的工作无可挑剔，古生物学界开始重新思考内鼻孔的起源问题。可以说，如果先驱杨氏鱼确实属于总鳍鱼类，那么她的这项发现就严重动摇了总鳍鱼类是四足动物祖先的地位，“足以改写古生物学的教科书”。
此后，全球古生物学界围绕张弥曼的工作对四足动物的起源进行了深入的探讨。到1995年，古生物学界普遍认同了她的观点，认定肉鳍鱼类起源的中心地区不是欧洲和北美，而是中国云南曲靖。
半个世纪过去，随着更多的化石证据被发现，杨氏鱼的分类位置被调整到肺鱼一支。今天的古生物学家普遍认为，它属于原始的肺鱼形动物，而它在进化史上的位置接近四足动物的起源点。张弥曼当年精心制作的模型，开启了这个领域持续至今的研究热潮。
薪火相传，接力棒交给年轻人
我们常常将中生代称为“恐龙时代”，是因为最早一批恐龙诞生于距今2.25 亿年前的三叠纪晚期；到距今6500万年前白垩纪结束时，除鸟类之外的所有恐龙全部绝灭。因此，纵观中生代的三叠纪、侏罗纪和白垩纪这3个地质时期，恐龙在大部分时间扮演着重要的角色。而在中生代之前的古生代，古生物学界通常将距4.15—3.6 亿年前的泥盆纪称为“鱼的时代”，因为鱼类在这一时期极为繁盛，演化出丰富的种类，是学术上的“富矿”。
张弥曼认为：“没有我挡在前头，年轻人就能得到最好的化石，没有顾虑地更快上一线，支撑起（古鱼类）学科的发展。” 于是，在十多年前，她将自己做了很长时间的泥盆纪鱼类研究交到了学生朱敏手上，自己则转向了新生代（距今6500 万年前至今）鱼类的研究。
很快，在张弥曼的支持下，年轻人就取得了成绩。2006 年，在她70 岁生日之际，朱敏将自己的一项重要发现命名为晨晓弥曼鱼，以感谢她的传道授业之恩。3 年之后，朱敏在《自然》杂志上发表了引起全世界轰动的成果，即对一种名为梦幻鬼鱼的史前鱼类的研究。
在古生物学界，辐鳍鱼类和肉鳍鱼类“分道扬镳”的时间节点一直是鱼类进化史上的难解之谜。而梦幻鬼鱼化石的发现，为揭开这一谜团提供了珍贵的线索。这是因为，在志留纪之后被称为“鱼类时代”的泥盆纪，辐鳍鱼类和肉鳍鱼类都已经非常繁盛，所以这些化石记录暗示古生物学家，辐鳍鱼类和肉鳍鱼类的分化，应该在志留纪就已经完成。
梦幻鬼鱼是一种生活在泥盆纪之前的志留纪晚期，距今大约4.19 亿年前的鱼类。它身上有些部位像鲨鱼，有些部位像青鱼，还有些部位像肺鱼。我们知道，鲨鱼属于软骨鱼类，青鱼是硬骨鱼类中的辐鳍鱼类，肺鱼则是硬骨鱼类中的肉鳍鱼类。因此，兼具三者特征的梦幻鬼鱼，正是全世界古生物学家“梦寐以求”的标本，因为不同鱼类的特征在它身上实现了“梦幻组合”。它的发现，正如“鬼才”通常另辟蹊径解决问题一样，为古生物学界探索鱼类进化史指明了一条新路，使关于辐鳍鱼类和肉鳍鱼类分化时间节点的假说一锤定音。
而在新开辟的新生代，张弥曼同样满怀热情，而且继续取得重大发现。几年前，张弥曼与合作者研究了一种长着异常粗大骨骼的鱼，并将它命名为伍氏献文鱼，以纪念著名鱼类学家伍献文院士。
对于鱼类来说，骨骼过于粗大不是好事情，因为那会挤占肌肉的空间，影响到鱼的有用能力。但伍氏献文鱼并非特例，因为同一时期的其他鱼类，也都有粗大的骨骼。而考虑到这些鱼死亡时的年龄，骨骼的变化不能用病理现象来解释。
张弥曼根据法国古生物学家对地中海西西里岛、克里特岛等地的古鱼类厚尾秘鳉的研究成果，找出了伍氏献文鱼骨骼异常粗大的原因。随着印度洋板块与欧亚板块在新生代相撞，使青藏高原隆升阻挡了水汽，导致柴达木盆地走向干旱化。在因为水分蒸发而越来越咸的湖水中，伍氏献文鱼很可能是支撑到最后的一种鱼。可是，尽管这些“补多了钙”的鱼付出了全身骨骼增生的高昂代价，甚至到晚年的时候身上已经没有多少地方可以供肌肉生长，它们仍然成了地质运动导致的气候变迁的牺牲品。
耄耋之年，仍保持开放心态
对先驱杨氏鱼和伍氏献文鱼的研究，无疑是张弥曼学术生涯中的高光时刻。在60年的科研履历中，她与古生物学领域可以说是“先结婚后恋爱”。
在获颁“世界杰出女科学家奖” 之后，张弥曼回忆说，她的父亲张宗汉是医学生物学专家，在神经生理代谢领域卓有成就。因此，张弥曼少女时代的理想便是成为医生。但在新中国成立初期，国家号召青年人选择一些国家急需而且基础薄弱的领域，比如与勘测和开发矿产直接相关的地质学。
于是，她报考了北京地质学院（今天的中国地质大学北京校区），又在1955 年前往苏联的莫斯科大学学习古生物学，因为对古生物的研究有助于寻找化石燃料，比如石油和煤炭。虽然她当时对古生物学一无所知，却带着一颗求真求实的心走进了古生物学领域，而且越来越发现这个领域非常有意思，便坚持下来直到今天。
在积累素材的同时，张弥曼也注重跟踪国外高水平的研究成果。早年留学苏联的经历，加之曾在瑞典学习、研究，使她直到现在还能讲流利的英语、俄语。为直接阅读一些欧洲的学术论文，她也学习过法语和德语。她说：“古生物学无国界，这个领域的国际合作和交流非常多，也需要看各种文字写成的学术文献。甚至一些比较古老的文献，是在19 世纪写成的。如果需要看没有译本的外语文献，我只能苦苦地拿着字典硬查。”
海外求学的经历同样使张弥曼开阔了视野，重视国际合作。她以出色的语言天赋和能力，为中外古生物学交流牵线搭桥，又编著了泥盆纪鱼类的英文论文集，向世界推介。正是因为她的长期努力，中国在国际古生物学领域享有重要地位，并且营造出富有活力的学术氛围，涌现出一批新一代古生物学家。
如今，已经走入暮年的张弥曼仍然保持着开放的心态。她计划继续完成杨氏鱼研究，目前还同时进行着对青藏高原边缘的鲤科鱼类咽喉齿的研究。她也深知古生物学研究与科普工作结合的价值，在展示古生物特别是恐龙化石的博物馆里，孩子们对展品充满好奇和求知欲的眼神，还有科普讲座上提出的各种问题，都让她印象深刻。无论对于专业的研究者，还是对生命演化历程甚至仅仅是对恐龙感兴趣的普通人，保存化石的沉积岩，都如同一本无字的书，使我们得以回望地球生命走过的历程。通过对化石的深入研究，我们得以厘清地球生命演化的一些重要节点。挖掘化石中“蕴含的故事”，便有可能激发更多人对古生物研究领域的兴趣，乃至最终投身于这个领域。?
张弥曼常常说：“到了我这个年纪，做什么项目都行，都可以试试看。”因为她已经不再需要更多的名利来为自己锦上添花，而是更应该从事一些开辟新研究领域的工作，为新一代研究者奠定更好的起点。虽然她在合著论文上很少署名，但继承了她研究工作的学者们，都深知她以往那些工作的开创性价值。
正如联合国教科文组织在颁出“世界杰出女科学家奖” 时给她的颁奖词所言：“ 张弥曼仍在继续她的研究，永远坚定地探索着人类的起源，勘测那些在地球和时间中旅行的鱼。”