北京日报
记者刘苏雅
约4.36亿年前，在华南大陆扬子海边缘，一个鱼群正在海底畅游、捕食。然而，致命危机突然降临，地震，或是上游涌入河口的洪水，短时间内带来了大量泥沙，迅速将体型不过几厘米、在水底附近活动的鱼类等生物“封存”，化石中小鱼挣扎的姿态被瞬间定格。
沧海桑田春复秋。年，地质锤一次不经意的敲击，找到了重庆特异埋藏化石库这一鱼类化石“宝库”的钥匙。中科院院士、中科院古脊椎与古人类研究所研究员朱敏团队寻遍全国，终于发现了这个志留纪早期的“水族馆”。而被“定格”在此的古鱼类，就是人类等脊椎动物遥远的祖先。这一发现，填补了“从鱼到人”演化史上最初始的空白一页。
发现最古老的有颌类牙齿化石，找到完好保存的世界最早的软骨鱼类化石，将完整有颌类的化石记录前推了万年……今年9月29日，《自然》杂志以封面文章的形式，同期连发朱敏团队的四篇论文，让我们终于得以窥见上古时代“鱼类黎明”的一角。
朱敏院士芦涛摄
团队正在野外工作。
一脚“踢”出重大发现
北至双鸭山，南至海南岛，西至西藏阿里地区，朱敏的足迹遍布祖国大地。而他的“寻宝”目标，却是脊椎动物身体上一处很少被人留意的部位——颌。
颌的出现，是生命演化史上一次重要的飞跃，为脊椎动物称霸世界起到了关键作用。生活在水中的无颌类动物可以借助水流，把食物直接吸进嘴巴，但在陆地上，动物必须拥有主动摄食的能力才能生存，这样一来，拥有灵活的上颌和下巴极大增加了动物的演化潜力，为它们登上陆地做好了准备。
分子钟研究已经推断出，有颌类最晚在距今约4.5亿年前的奥陶纪晚期就已出现，因此在后续的志留纪地层，理应存留着有颌类化石。但之前有颌类完整化石的记录只能上溯到约4.25亿年前的志留纪晚期，有颌类的早期演化存在一段绵延近万年的化石记录空白，美国古脊椎动物学家阿尔弗雷德·罗美尔曾称其为“古生物学史上一个顽固存在的重大空白”。
缺少确切化石记录的早期有颌类被称为“幽灵支系”，看不见、摸不到，究竟到哪里才能找到它们？我国志留纪地层主要包括下红层、上红层和罗德洛统红层，在多个省份均有分布，我国科研人员早在上世纪60年代起，就开始在全国范围内搜寻线索。追寻着老一辈的足迹，近十年来，朱敏带领团队踏遍了我国志留纪地层可能含鱼的多个地点，其中就包括重庆市秀山土家族苗族自治县和贵州省石阡县。
“去了一般都找不到，不去肯定找不到。”这样“屡败屡战”的野外工作状态，几乎是古生物研究工作的常态。对此，古脊椎所副研究员朱幼安已习以为常：“我们就是把野外工作当成必须完成的任务。”
朱敏团队就这样找了十多年，虽然也在湘西地区的志留纪地层中找到了一些零散保存的棘刺、鳞片等可能是属于颌类的化石，但只靠这些零散材料，无法复原古鱼类的结构、推断它们的演化历程。“我们没法判断一枚鳞片究竟长在鱼的哪个部位，如果用它来做复原，就是盲人摸象。”朱敏说。
“靠证据说话”，是古生物学研究的信条。为了寻找证据，朱敏将目光投向了更古老的地层，但地层时间越久远，保存下来的化石就越少。多年来，团队获取到的化石在形成年代上没有实质性突破，始终徘徊在志留纪晚期，难以向前推进。
在石阡县一条新修通的公路旁，朱敏团队开启了科研的“幸运之旅”。
年2月，是近十年来朱敏第三次到石阡地区开展野外工作。这一次，在公路旁的峭壁上，他们发现了一处历经4.38亿年沧海桑田的化石富集层——贵州石阡化石库，团队成员、古脊椎所研究员赵文金在这里一待就是半年，采集到了大量样本。
几个月后，类似的“剧本”在秀山县再次上演。另一条盘山公路，成为了穿越到志留纪早期的“时光隧道”。
回忆起重庆特异埋藏化石库的发现过程，团队成员李强每讲一次都难掩激动：“我们原本的目标并不是那儿，之前已经在野外工作了大半个月，当然和往常一样，并没有什么重要的发现，还是挺泄气的。”
但事情的转折总是藏在不经意的决定中。朱敏在查看地图时，发现周边有一处年新修成的盘山公路——川河天路，当即决定实地去看一看。
天路蜿蜒而上，在修建过程中产生了大量新断面和碎石，从山脚驾车而上需要经过45个大弯道，当地称其为“川河盖45拐”。团队一路向上而行，不时停下来，掏出地质锤对路边的碎石敲敲打打。就这样走走停停到了第38拐，依然没有任何惊喜。此时大家已经工作了一整天，都疲惫不堪，一位队员在采样过程中，开玩笑地踢向旁边同伴。原本只是想调节一下沉闷的气氛，没想到同伴侧身一闪，踩到了一小堆新鲜的碎石。
抱着试试看的心态，几锤下去，惊喜出现：一条此前从未发现过的、保存完好的新鱼类化石现身了！由于川河天路位于川湘交界，于是团队为其取名“边城鱼”，以致敬沈从文的作品《边城》。
虽然边城鱼生存的年代是志留纪晚期，并没有在化石时代上达成突破，但这是一条重要的化石线索。朱敏团队在这里扎了根，整整挖掘了一年多，终于在附近更早的志留纪早期地层中有了重磅发现——川河盖地区绵延的大山里，藏着一座4.38亿年前志留纪早期的“史前水族馆”！
一块仅有巴掌大的化石石板上，数十条鱼类化石清晰可辨。“真是活灵活现啊！”仔细端详着清理完成的化石标本，朱敏忍不住惊叹。像这样“近乎完美”的化石，在重庆特异埋藏化石库接连出土。
随着样本收集的深入，李强感到无比庆幸。这批化石被封存在粉砂岩中，极其松软，很容易被雨水侵蚀风化。“最开始发掘的那几天，周边一直在下雨，如果再晚去几天，可能就要与它们擦肩而过了。”
“可遇而不可求。”这是朱敏对团队这一世界级发现的概括。看起来有些“误打误撞”的科考过程，其实隐藏着必然，一次次的走访、一锤锤的敲击，终于推开了了解地球生命早期历史的全新窗口。
4吨样本筛出0.03克化石
在野外工作，古生物研究者做得最多的动作就是“敲”。
找到特定年代的地层后，先将岩层取样挖出，再用地质锤小心地一层层敲开，寻找化石的踪迹。这需要一双“火眼金睛”，现场拍摄到的化石原始样本照片几乎没有任何特点，看起来就是一块普通的石头；但“阅石无数”的朱幼安就能敏锐地分辨出，断面上一处深色条带其实是一条鱼的化石，放到显微镜下，鱼的头、尾、鳞片等果然露出“真身”。
珍贵的标本被他们小心地收集起来，不过，研究的重头戏，还是要回到实验室里。
在贵州石阡采集到的重达4吨的岩石样本，装了满满几卡车，古鱼类的微体化石就藏在其中。这里虽是化石的富集层，要想从中找到珍贵的化石样本，仍是“大海捞针”。这项工程，5个人足足做了一年半。
岩石先要经过醋酸的洗礼。经过两次酸处理，这批岩石中的杂质被彻底除去，留下了约公斤重的砂子状的样本。之后的工作就从大刀阔斧变成了精雕细琢，要想分辨出以毫米为单位的鱼类微体化石，必须在显微镜下“沙里淘金”，一点点筛选样品。
端坐在显微镜前的多个日夜，一无所获是常态。但做古生物研究，必须适应心态的落差，坐得住“冷板凳”。
终于，好消息传来，在石阡县志留纪地层采回的4吨鱼类微体化石样本中，科研人员先后发现了23枚长度仅有2毫米左右的双列黔齿鱼牙齿标本，总重量仅有0.03克。这是世界范围内发现的最古老的有颌类牙齿化石，揭秘了最早有颌类牙齿的生长结构和发育特征。从牙齿的尺寸就能看出，这些古鱼类体型普遍较小。
娇小的体型，给后续的化石处理带来了挑战。距今4.36亿年的志留纪早期，大气含氧量低，重庆特异埋藏化石库出土的古鱼类化石体长不过3至4厘米。要想细致重建它们的身形，需要更确切的形态信息，这也意味着在处理化石时，需要更加精细。
处理大型的恐龙化石，操作可以大开大合，用气动笔打磨掉周围的岩石，就能相对轻松地露出化石。而朱敏团队在处理这批古鱼类化石样本时，用的是比缝衣针还要尖细的钢针与显微镜的组合。由于这批古鱼类身轻骨脆，又是保存在粉砂岩中，很多微小结构已经接近粉砂岩粒度保存精度的上限，操作时，甚至大气都不敢喘一下。
“要在显微镜下面小心修整，绝对不能划、不能挫，每次只能轻轻地搭一下，移掉一粒沙子。”化石清修人员抱着“宁可不修，也不能修坏”的原则，边观察、边修理，每块化石的处理过程短则一周，长则一两年。
在古脊椎所的实验室里，既有这些传统的“手艺活儿”，顶尖精密设备也不少见。古鱼类的骨骼很薄，与周边岩石间的密度差几乎为零，这为CT扫描工作出了难题。经过反复研究，科研人员发现，挖掘、切割会让化石顺着骨骼裂开几微米宽的缝隙。就是依靠这些肉眼都无法看到的裂缝，他们利用高精度CT扫描技术，精细描绘出了化石内部的骨骼形态信息，完成了三维模型的重建。全光位技术也被首次应用在古脊椎动物研究中。四十多个光源依次从各个方向顺序照过化石表面，在计算机软件中合成之后，化石表面的细节纤毫毕现，比头发丝还要细小的结构也能清晰地展现出来。这项技术曾经被用在法医、考古等领域，观察指纹、笔记、铭文等细微痕迹。其形成的数字图像，能将化石的三维表面信息与其他研究者共享，通过操纵虚拟光源的方向和强度，检验形态信息和解释是否准确。
通过这些顶尖的数字技术，科研人员将这批从未被发现过的古鱼类进行了精巧3D可视化复原。在复原图像中，它们仿佛又“活”了过来，从化石中“游”到了我们眼前。而更重要的是，这些鱼类的重要器官和身体的演化过程，也有了直观的化石依据。
化石证据刷新世界认知
奇迹秀山鱼结合了盾皮鱼类几大类群的特征，预示着有颌类头骨由盾皮鱼类向硬骨鱼类的转变，它将完整有颌类化石记录前推了万年；“披盔戴甲”的蠕纹沈氏棘鱼，是世界上目前发现最早的关联完好保存的软骨鱼类化石，也是鲨鱼的直系祖先，这枚近乎“完美”的化石，实现了我国志留纪-泥盆纪软骨鱼类化石发现“零的突破”；在灵动土家鱼化石的腹部，一对宽度不足1毫米、纵贯全身的腹侧鳍褶清晰可见，这个器官经过漫长的演化过程，最终演化为了脊椎动物的四肢……
手握重磅成果，朱敏团队信心满满。没想到，这批论文投稿的过程和他们想象的完全不同，可谓是一波三折。
对“有颌类最古老牙齿”的研究论文最先成稿，却在前后几个月里，收到来自《自然》《科学》两杂志审稿人的三次毙稿信。朱敏深知这一成果的分量，不愿改投其他期刊，论文便被暂时搁置。所幸，随着后续的同系列论文接连出炉，杂志编辑意识到了它们的科学价值，认为这是“一个完全出乎意料的特异埋藏”，这才将其“救”了回来。
通过了编辑的第一关，后面还有着重重考验。在团队成员看来，杂志编辑和审稿人看到这些如此重要的化石标本，应该是“五体投地、佩服之至”，迅速安排版面发表论文。“但我们收到的，是来自审稿人一轮又一轮的‘鞭打’。”朱幼安笑道。
非凡的结论，要有非凡的证据。审稿人发来的邮件中，开篇虽称赞了朱敏团队的研究成果是“peerless（无与伦比的）”，但后面紧跟着的，便是密密麻麻的20多条审稿意见。朱幼安回忆：“我们往下翻着邮件，一页接着一页，兴奋感一下就被浇灭了。审稿意见说，这里和过去的理论不符，请详细说明；这张照片不清楚，那张更不清楚，请全部重新拍摄；这一段请全部删去……”
论文正文不过字，但对第一轮审稿意见的回复，团队就写了字，紧接着是第二轮、第三轮……通常三轮交锋结束，审稿人就会作出采纳与否的结论，但这次，他们又迎来了第四轮。
期间，全光位技术“立了功”。通常在论文中，科研人员只会搭配单一光照条件下的一张或数张图片，这其中可能包含作者的主观视角，带来可重复性、可检验性等问题。这次，朱幼安用一个月重新拍摄整理了化石的全光位图片，顺利过了关。
经过10个月的四轮审稿，审稿人终于发来了确认邮件：“Therevisionis
