何为古生物

周浙昆

古生物学是一门研究地质历史时期生物的学科，通常归属到地质学中，我个人更偏好将古生物学归入到生物学中。地质历史时期的生物用大白话说就是化石或者说他们以化石的形式被保留了下来。因此简单说，古生物学就是研究化石的学科。古生物学对应的英文单词有两个，一个是Paleontology， 另一个是paleobiology。坦率说我分不清这个两个词的差别，学生问我，我就说Palontology强调的是从地质学的角度去研究化石，而paleobiology强调的是从生物学的角度去研究化石。

细菌、昆虫、鱼、猴子，恐龙、植物、真菌，我们现在认识的几乎所有生物类群都有化石被发现。化石不仅种类繁多，而且保存形式各异，细胞核、胚胎、孢粉、组织结构，生命世代各个阶段的形态、脚印到粪便都会形成化石。化石既是各大博物馆的最爱，又消无声息地进入寻常百姓家，家中用的天然石材（除花岗岩以外），大多都有化石在其中。化石既是古生物学家宝贵的研究材料，也常常被制成工艺品到处被售卖，而有些化石自身就是精美的艺术品。只要你留心，化石就在你身边。不少化石产地还成了世界遗产地，比如云南的澄江动物群化石产地和加拿大的Burgess Shale，而且这两个都是风景秀丽的旅游景区，让人们在欣赏自然景观的同时，又能倾听远古的呼唤。

我们为什么要研究地质历史时期的生物？因为地球上曾经出现过，而今已经灭绝的生物，要远远比今天的生物多得多。不搞清楚过去生物，也很难完全理解今天的生物。古生物学是研究生命演化的关键学科，化石为生物演化的研究提供铁证，在进化思想的确立、世界观建立的过程中都发挥着作用。有一本科普期刊叫《化石》曾经发行过几十万本，甚至有一段时间毛泽东主席都要看这个杂志，思考人类的进化问题。或许很多人都会关心“我是谁，我从哪里来”这样的问题。通过不断发现的化石材料，古生物学家已经可以告诉人们，我们和猴子是亲戚，来自非洲。我们的“脸面”是如何形成的，一直可以追索到4.23亿年前的志留纪地层中发现的一种麒麟鱼。其次，古生物学在环境变迁对生物多样性影响的研究中起着不可替代的作用。地球已有46亿年的历史，最早的生命记录则可以追溯到大约41亿多年前。我们今天看到的五彩缤纷的世界是地球环境演变和生物协同演化的结果，只有深入了解地球环境的演变过程，才能全面深刻理解现代生物多样性的形成和演化的过程，并预测其未来的发展趋势。虽然通过标本记录和人工实验以及DNA序列分析，可以了解生物对环境变化的响应，但是许多响应过程，超越了人类个体的生命极限，乃至整个人类历史的时空长河，很难在人类的生命周期内去观察和感知。而生物发展演变的过程及其对环境的响应，会以化石的形式，在生物地层这部万卷书中得以保存。通过研究化石可以去了解地球环境和生物演化的相互关系，探寻生物对环境变化的响应。证明青藏高原隆升的第一个铁证是发现于希夏邦马峰峰5800米的高山栎化石，徐仁先生通过研究这个高山栎的化石，认为上新世以来，青藏高原至少抬升了3000多米。此外，古生物学也不是书斋里的学科，它在确定地质年代，寻找石油，煤矿等重要资源中起着及其重要的作用。

有人说古生物学是一门古老的科学，的确，古生物学有着悠久的历史。然后随着科学研究的不断进步，古生物学又被赋予了新的研究内涵，成为一门重新焕发青春的学科。用fossil 作为关键词，将时间范围确定在2011-1至2013-8，在《Science》进行了搜索，共发现458个条目（包括新闻、研究亮点、研究论文等各个栏目）。2005，《Science》为纪念创刊125周年搞了一个专辑，从人类社会需要解决的125个问题中，凝练出了25个未来亟待解决基本问题。其中生命的起源和物种多样性如何形成兩个问题的解答和古生物学的研究密切相关。在《Science》和《Nature》上发表论文的中国科学家论文，有相对多的一部分是来自于古生物领域。

一根羽毛能否鉴定出恐龙？要回答这个问题先来说说古生物学的研究特点。材料的不完整性是古生物学研究的一个特点和缺憾。化石材料常常是支离破碎的，在古植物学的研究中，要想同时获得类似现代植物那样花果实叶俱全的研究材料几乎是一种奢望（也并非没有）。那么我们拿到一片叶子，一枚果实能不能对其进行鉴定呢，答案是肯定的。其实生物的每一种器官都有自己独特的印记和其他生物相区别的密码，也就是我们说的特征。只要你能找到这些密码和特征，就能够从破碎的材料中将一个个的未知生物识别出来。另外，任何一个生物都会有亲戚，这就是我们说的谱系。来自同一个谱系的生物，在形态特征上或多或少都会有相似之处。比如人类、猴子和猩猩都是来自于灵长类，人类、猴子和猩猩之间就又有了几分相似之处。古生物学家在发现未知材料时，首先通过和其亲戚朋友对比，确定其谱系。如果这化石确定了谱系，用专业的话说就是鉴定到了科属。同一谱系中的生物除了相似以外，肯定还有不同，否则就不能区别人类和猩猩了，这就是所谓的共性和特性。我不是研究恐龙的，不能准确回答一根羽毛是否能够鉴定出是恐龙的羽毛，但是我的古生物学知识告诉我，这是可能的。这个羽毛上的特征，一定具备了恐龙这个家族的特征，打上了恐龙的烙印。另外，在琥珀生长的那个年代（早白垩世），恐龙和鸟也没有完全分开呢，有羽毛的东西不是恐龙就应该是鸟吧？

再来说说从化石中能否提取DNA，回答也是肯定的。中国有个叫付巧妹的古生物学家，就是因为研究保存在古人类化石骨骼中的DNA，被《Nature》评为中国未来的“科学之星”。她的研究证明现代欧洲人中的DNA，有很少一部分是来自尼安德特人。能不能从恐龙化石中提取DNA呢，回答是否定的，至少目前不能。曾经有人从恐龙蛋中提取了DNA（《北京大学学报（自然科学版）》，1995年第2期），后来被证明所提取的DNA脊椎动物的相似性远远低于真菌和高等植物的DNA（《中山大学学报（自然科学版）》，1995年第3期；《古生物学报》，1995年第6期）。

总之，古生物学是一门有大用、大有用的学科。

（作者为中国科学院西双版纳热带植物园研究员）endprint