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【中国科学报】中科院古脊椎所:升级跨入“一三五”
2016-11-24 | 编辑: | 【

  ■本报记者 王晨绯 

  我国古生物资源得天独厚,地层发育齐全,剖面连续完整,化石丰富多彩,堪称世界之最。坐落在北京西二环边的中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称古脊椎所)是一个历史悠久的小所,在喧嚣中安静地探索地球的生命起源、演化历史以及气候环境变迁。

  

  邓涛在野外考察中

  研究所办公大楼

    “一二三”成绩斐然 

  古脊椎所立所始于北京猿人第一头盖骨的发现,发展至今,研究方向扩展成整合古生物和现生生物资料,面向世界科学前沿开展古生物学、古人类学和演化生物学关键科学问题的探索与理论研究。

  虽是中科院最小的所之一,却有近90年的历史,沉淀了良好的学术氛围,产生了许多令人瞩目的科研成果。

  2010—2014年,古脊椎所就有33篇论文发表于《自然》和《科学》上。研究所已经成为中国地球科学和生命科学在国际学术界享有盛誉的科研机构之一。

  “‘十二五’期间,我们努力建设中国古脊椎动物与古人类学领域的四个中心,即科研和学术思想中心、科技人才培养中心、化石标本和现代骨骼标本收藏中心以及科学普及中心。”古脊椎所副所长邓涛在接受《中国科学报》记者采访时表示,四个中心的逐渐建成,也意味着古脊椎所离努力实现“四个一流”的战略目标不远了,即一流的成果、一流的人才、一流的设备、一流的文化。

  古脊椎所在“十二五”期间开展了古生物学、古人类学和演化生物学关键科学问题的探索与理论研究,运用新技术、新方法促进传统形态学与系统学研究朝定量、数字化与大数据方向发展,大胆创新,在多个研究领域取得了一批具有重要国际影响的原创性成果,部分成果属于国际一流水平或处于国际领先水平,报道了诸多重大发现,提出了各种理论假说。

  其中,两个重大突破方向就产出了重大的成果。近20年来,现代智人(现代人)起源一直是国际古人类学研究的前沿与热点。相互对立的“非洲起源说”和“多地区进化说”一直在进行着激烈的争论。而古脊椎所从事现代人起源、演化研究的科学家们发现了湖南道县、安徽、广西武鸣等地的多处人类和巨猿化石地点。

  “湖南道县的人类化石早至12万年前,这个时间比通常认为的现代人走出非洲到亚洲的时间还早。”邓涛指出,这为激烈的争论贡献出一个有力的证据。

  与此同时,古人类DNA研究成果入选《自然》杂志,“2014年度十大科学事件”,广西崇左智人洞10万年前人类化石研究入选2010年度“中国科学十大进展”。

  “重大突破之二,《中国古脊椎动物志》的编研工作已正式出版8册志书,2册已经完成了书稿,预计全套《中国古脊椎动物志》将于2018年最终完成。”邓涛说。

  完整的《中国古脊椎动物志》的出版是一项立典性的基础工作,将使我国获得相对完备的、系统的古脊椎动物基础信息资料,同时为我国脊椎动物化石资源保护提供重要的科学依据。在国际古生物研究领域,该志书无疑将会成为古生物学研究者必备的参考文献。

  “一二三”中的三个重点培育方向均孕育出了重要发现。在脊椎动物主要类群的起源和演化方面有振奋人心的发现,几个关键环节研究取得重大突破。有关鸟类起源的研究入选《科学》“2014年十大科学进展”。

  依托中国大量新生代陆相沉积盆地,利用其剖面连续和化石丰富的有利条件,对新生界各阶进行了层型研究,发表了一系列论文,已确定各个层型的候选剖面,理顺哺乳动物演化序列,并筛选出具有代表性和实用性的哺乳动物化石生物标志,为建立和完善中国的陆相地层生物年代框架奠定了坚实的基础。

  新学科增长点——高精度CT、同步辐射技术在古脊椎动物学研究的应用,取得了一系列成果。古脊椎所作为第二完成单位参与的高精度CT的研制和应用获得了2014年北京市科学技术奖三等奖。

  “一二三”扩展为“一三五” 

  “十三五“期间,古脊椎从“一二三”内涵扩展为“一三五”。

  “根据目前掌握的古人类化石地点或线索,有望新发现一批直立人化石。结合年代测定工作,有可能对直立人在中国出现的最早时间及其与早期智人之间的关系方面取得新的突破。”邓涛解释突破之一,从智人起源的研究深入到直立人的进化。

  而脊椎动物鸟类的进化研究是古脊椎所的强项,他们在新的五年里,在综合研究中生代特异埋藏生物群的任务中,将继续着重研究恐龙到鸟类的进化过程。这也是古脊椎所突破之二。

  邓涛告诉记者,早期的鱼类因为无颌不能闭嘴,从无颌类到有颌类研究的实施将带动国际上对有颌类起源、早期演化以及相关古环境等的研究。这样成为古脊椎所的第三个突破,重点探讨一些重要解剖学特征在这些早期脊椎动物类群之间的同源性问题,完善有颌类各大类群性状分析数据库,并据此开展深入的系统发育分析,从而完善有颌类的早期演化框架。

  “我们的五个重点培育方向的研究内容包括:哺乳动物群的演替和转换与青藏高原隆升过程的联系,探索脊椎动物演化的环境背景与制约因素,大灭绝前二叠纪的脊椎动物群以及大灭绝后的复苏及辐射,中国古人类化石的DNA提取和分析技术手段,以及建立优化的世界领先的SRX成像方法。”古脊椎计划在实施“一三五”的过程中,积极推动“生物演化与地质环境”卓越创新中心的建设。

  “生物演化与地质环境”卓越创新中心的内涵则是围绕古生物学、地层学和第四纪环境研究前沿领域,依托我国特有的地质资源和最新技术手段,整合多学科的研究进展,在重要生物类群的起源、辐射、灭绝和复苏过程,高精度的全球地层对比,以及生物与环境的协同演化机理等研究领域做出一批原创性、有重大国际影响的科学成果,发展并丰富生物演化的有关理论,巩固我国在这一领域的国际领先地位。

  朝阳学科前景光明 

  “全新的科研方法和手段的积极探索和采用,催生了新学科增长点和原创性成果。”邓涛总结“十二五”期间产出成果的经验。

  “十二五”期间古脊椎所着力推进高精度CT的应用和升级改造,增加了面探测器,极大地提高了设备的使用效率,产出了一系列处于国际前沿的研究成果。同时,联合高能物理研究所研制专门用于古生物板状化石扫描的高精度CT,目前已安装到位开始运行,设备用于进行古生物板状化石精细器官及内部微观组织的断层扫描和三维立体重建,推动并加快了我国古生物学科研究领域的工作,为保持我国古生物学在世界上的领先地位起到重要作用。

  邓涛认为,现代人的起源和演化,一直是人类学和考古学研究的一个研究热点,我国具有世界上无可比拟的人类化石和骨骼样品,但我国人类的遗传结构以及演变过程,即“中国人”的起源,依然十分模糊。其中,一个主要原因就在于缺乏国际公认的开展古代DNA分析的技术平台。因此,在新的五年里,古脊椎所将与马普学会联合建设分子古生物学实验室。

  据了解,通过该平台的建设,可望极大地弥补我国在此方面的空白,从DNA角度上建立我国人类起源与演化的精细时空框架。尤其是通过与德国马普学会进化人类学研究所的国际合作,可望在短期内完成这一平台的建设与提高。

  邓涛还透露,古脊椎所还计划以古脊椎所馆藏的珍贵标本为基础,吸纳并整合国内的现有资源,创建“国家古脊椎动物与古人类标本及数据中心”,促进我国古脊椎动物学和古人类学的可持续发展,保持我国在此领域的国际领先地位。

《中国科学报》 (2016-11-21 第5版 创新周刊)
 
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◎ 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所
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