揭示寒武紀大爆發(fā)奧秘的人
——哈里·惠廷頓（1916—2010）

無 方

揭示寒武紀大爆發(fā)奧秘的人
——哈里·惠廷頓（1916—2010）

無 方

2010年8月5日，在倍受科學界推崇的英國《自然》（Nature）雜志上刊登了美國耶魯大學地質和地球物理系與碧波地自然歷史博物館（Peabody Museum of Nautral History） 的布里格斯 （Derek E.G.Briggs）在“NEWS&VIEWS”欄目中撰寫的一篇關于哈里·惠廷頓（Harry Whittington）的訃告。文題之下是一行概括性的表述——“揭示布爾吉斯頁巖非凡動物的古生物學家”。

熟悉早期生命歷史研究的人對哈里·惠廷頓這個名字一定不會感到陌生。但圈子之外，大多數(shù)人對惠廷頓的了解想必就十分有限了?；萃㈩D到底是何許人，請允許我慢慢道來。

在順著地球歷史追溯生命演化的過程中，古生物學家發(fā)現(xiàn)在世界各地5.4億年前寒武紀初期的地層中，突然出現(xiàn)了豐富的動物化石記錄，而在更加古老的地層中卻很難找到動物的蹤跡。古生物學家將這一現(xiàn)象稱之為“寒武紀生命大爆發(fā)”，簡稱“寒武紀大爆發(fā)”?，F(xiàn)代進化理論的奠基者之一達爾文，也曾對寒武紀海洋動物的突然繁榮深感困惑，他用生命記錄的不完備性來解釋這一現(xiàn)象。此外，他還在其1859年出版的《物種起源》一書中不無憂慮地寫道，“這件事情迄今為止尚無辦法解釋。所以，也許有人恰好可以利用這個實例來反駁我提出的演化觀點?！?/p>

隨著時間的推移，到了20世紀初，美國古生物學家沃克特在前人工作的基礎上在加拿大洛基山脈的布爾吉斯頁巖中，發(fā)現(xiàn)了大量奇特的、保存完美的動物軟體化石。布爾吉斯頁巖形成于5.13億年前的寒武紀中期，這里大量精美化石的發(fā)現(xiàn)為解讀寒武紀大爆發(fā)之謎提供了重要的線索。然而，由于當時的認識水平、知識積累程度和技術手段有限，沃克特對許多布爾吉斯頁巖生物的認識存在著偏差。盡管在沃克特進行了初步的研究描述之后，又先后有三個機構到該地區(qū)進行過研究和化石采集，但這個動物群卻一直沒有引起學術界的重視。

1966年，加拿大地質調查局的考察隊又到此地尋找三葉蟲和研究地質背景，而當時正在美國馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學比較動物博物館工作的哈里·惠廷頓也受邀參加了此次調查研究工作。他們在這里又發(fā)現(xiàn)了許多奇異的新化石標本，惠廷頓憑借自己深厚的學術素養(yǎng)和敏銳的洞察力，立即認識到這個動物群的重要性。隨后惠廷頓從馬薩諸塞的劍橋轉到了英國劍橋大學，與大衛(wèi)·布魯頓（David Bruton）和克里斯·休斯（Chris Hughes），帶領兩個研究生德里克·布里格斯（Derek Briggs）和西蒙·康威·莫里斯（Simon Conway Morris）對布爾吉斯頁巖化石重新進行了一系列深入的研究，從而改變了以前人們對寒武紀生命的一些看法。

同今天地球上的情況一樣，在寒武紀時期節(jié)肢動物也是多樣性最高的動物類群，惠廷頓理所當然地選擇了這個動物群中最常見的節(jié)肢動物馬爾三葉形蟲（Marrella）作為第一個研究目標。惠廷頓在加拿大地質調查局以及沃克特采集的數(shù)千塊標本中選擇了保存最好的進行研究。他和他的團隊辛勤工作，運用傳統(tǒng)方法在布爾吉斯頁巖化石的研究中取得了顯著成果。他們利用改進的牙醫(yī)鉆清除圍巖，呈現(xiàn)出標本被圍巖包住的部分，通過投影安裝在雙目顯微鏡上的描繪器進行化石投影繪圖，并運用各種照相技術對標本進行全方位的照相。實踐表明，研究不同角度保存的標本非常有助于恢復這些扁平化石的三維立體結構。惠廷頓為人寬容、待人和善、頗具風范，大力支持學生的工作并鼓勵他們獨立進行研究，他的學生都受到了他慈父一般的關懷照顧。

隨著研究的深入，一幅更加完整的寒武紀生物群落面貌圖從布爾吉斯頁巖中恢復出來?；萃㈩D發(fā)現(xiàn)一些難以歸入到現(xiàn)生類群中的古怪類型，例如歐巴賓海蝎（Opabinia）和奇蝦（Anomalocaris）。在1972年的一次研討會上，當他展示歐巴賓海蝎初步的復原圖時，歐巴賓海蝎奇怪的樣子（一個長鼻、五只眼，像翼一樣的附肢和舵一樣的尾巴），引發(fā)了底下聽眾的哄堂大笑。

最初，沃克特將布爾吉斯頁巖化石大部分都歸入了現(xiàn)代門類中，認為是現(xiàn)代各大類群的祖先種類。這樣的觀點在很長的時間內(nèi)一直為大多數(shù)古生物學家所接受，從沃克特死后一直到20世紀60年代，雖然很多研究者根據(jù)沃克特最初的描述對布爾吉斯頁巖動物化石進行過一些討論，但始終沒有引起人們特別關注。正是惠廷頓等人的研究成果讓我們知道寒武紀很多生物與現(xiàn)代的不盡相同，它們可能要歸入到已經(jīng)滅絕的綱中。斯蒂芬·杰·古爾德（Stephen Jay Gould）據(jù)此甚至在其暢銷書《奇妙的生命》中大力宣揚自己有關生命進化中歷史偶然性具有決定作用的觀點。后來，保存精美的寒武紀動物在世界其他地方陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，著名的有中國云南的澄江和格陵蘭北部的西里斯帕西特（Sirius Passet），使得我們對于寒武紀生命大爆發(fā)有了更進一步的認識，而且還在不斷的深入。

惠廷頓是一個非常有才華的人，其實他在開始研究布爾吉斯頁巖生物之前，就已經(jīng)是國際頂尖的三葉蟲專家了，做出了許多開創(chuàng)性的工作。

惠廷頓成長于英國的伯明翰市，在伯明翰大學讀博士的時候對早古生代的地層和化石產(chǎn)生了濃厚的興趣，并用畢生的精力去研究。他繪制了威爾士北部伯溫山（Berwyn Hills）的地質圖，根據(jù)腕足動物和三葉蟲確定了地層的時代。1938年，他在國家獎學金（Commonwealth Fellowship）的資助下到位于美國康涅狄格州紐黑文市的耶魯大學碧波地博物館（Peabody Museum）工作，在這里他致力于三葉蟲的研究，特別是奧陶紀地層中的代表性類群——三瘤蟲（trinucleids）?；萃㈩D著迷于在化石形成期間，三葉蟲外部的形態(tài)細節(jié)被硅（silica）所取代的現(xiàn)象。硅化的標本不需要從巖石中采集，用酸溶解掉灰?guī)r就可以分離出來，化石能完整無缺的保存下來。

1940年，惠廷頓在離開耶魯之前與美國人桃樂茜·阿諾德（Dorothy Arnold）結為夫婦，他們相伴了50多年直到1997桃樂茜去世，他們一直沒有孩子。離開耶魯之后他在緬甸的仰光大學獲得了講師一職。當時二戰(zhàn)正酣，隨著日本軍隊的入侵，他被迫離開緬甸前往中國。歷經(jīng)波折之后，惠廷頓在四川省成都的金陵女子學院獲得教職，一直工作到第二次世界大戰(zhàn)結束。

1945年，他回到伯明翰擔任講師，開始在威爾士北部開展野外工作，研究巴拉（Bala）地區(qū)經(jīng)典奧陶系的地層學和化石。但惠廷頓依然著迷于硅化的三葉蟲和三葉蟲骨骼展現(xiàn)出的非凡復雜性。1947年，他在華盛頓花了3個月的時間研究弗吉尼亞奧陶紀的標本。1949年他獲得了在美國工作的機會，馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的比較動物博物館為他提供了一個工作崗位。

惠廷頓在哈佛工作了17年，成為了三葉蟲領域的國際專家。除了有關弗吉尼亞、紐芬蘭和威爾士北部動物群的論著外，他還利用硅化的標本研究三葉蟲從幼蟲到成蟲的發(fā)育過程。當時掃描電鏡還沒有出現(xiàn)，他發(fā)明了一種照相技術來觀察和展示微小的標本，有時標本甚至小于1毫米?；萃㈩D在三葉蟲的形態(tài)、生物學特征和演化等方面做出了巨大的成就，其中包括基于三葉蟲的分布和當時板塊的地理位置識別出部分最早的動物區(qū)系。

1966年，加拿大地質調查局對布爾吉斯頁巖的那次調查研究，讓惠廷頓的研究發(fā)生了巨大的轉變，他轉入到研究布爾吉斯頁巖化石，并以他一如既往的熱忱和堅韌加深了人類對早期生命進化歷史的認識。惠廷頓終其一生都致力于他摯愛的科學研究工作，直到九十多歲還在發(fā)表文章。今年6月20日，哈里·惠廷頓永遠地離開了人世，享年94歲?！?/p>

馬爾三葉形蟲的復原圖

馬爾三葉形蟲的標本照片

正在取食的歐巴賓海蝎