人民日報|殷宗軍：越冷門，越堅持

《人民日報》2021年1月13日12版 版面截圖

圖為殷宗軍（右）在科研中。 資料圖片

原題：從事古生物研究十多年，中科院南京地質古生物研究所研究員殷宗軍——

越冷門，越堅持（科技自立自強·青年科學家）

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“做古生物研究，特別要坐得住冷板凳。”中科院南京地質古生物研究所研究員殷宗軍說。十多年來，他始終專注於這個冷門學科，希望揭開化石背后隱藏的動物演化歷史。這份堅持源於熱愛，也來自於科研的進展、院所的支持。

一個個直徑1毫米左右的微小化石，被小心翼翼地從岩石中分離出來后，放到顯微鏡下，使用超高分辨率X射線顯微斷層成像技術進行三維掃描，化石的立體結構就在顯示儀上得以重構。在此基礎上進行分析，就可以揭開化石背后隱藏的動物演化歷史。

這是中科院南京地質古生物研究所研究員殷宗軍每天的工作。這位35歲青年科學家領導的研究團隊，採用最新三維無損成像技術，掃描了300多個旋孔虫化石標本，顯示旋孔虫的內部存在細胞分裂現象——這種發育方式，與動物胚胎早期發育非常類似。“6億年前的瓮安旋孔虫，是現代動物的遠古近親。”近期，他在《科學》雜志子刊《科學進展》發表的一篇論文中，給出了這樣的結論。

“這是我對‘達爾文之困’的一個初步回答。”殷宗軍說。個頭不高、思維活躍、語速極快，衛衣上印著“自律給我自由”，像極了他一貫的行事風格。十多年來，這項研究和他的夢想，從未停止。

熱愛，執著於動物起源之謎

2006年，中國地質大學（武漢）大三學生殷宗軍放棄本校的研究生保送資格，選擇了考研——向中科院南京地質古生物研究所這個全國古生物研究高地發起沖擊。

為什麼有這樣大的決心？這和他為自己定下的研究道路有關。殷宗軍從小生長在大別山區，姐姐送給他一套《小學生自然百科》，“這套書共6本，我最喜歡《地學》和《動物》，一個講了地球上的岩石礦物、名山大川，一個從遠古動物講到人類誕生。我愛不釋手，書很快就翻爛了。”殷宗軍說。

地學與動物學交叉，不就是古生物學嗎？許多年后回頭看，他意識到，科學的種子在那時就已悄悄種在了心間。

考大學時，殷宗軍填報了地質學專業。師兄師姐說，地質學這個專業的本科畢業生最吃香、有“錢途”，反而是往上讀古生物學的碩士、博士，越來越冷門。但殷宗軍卻早早決定要讀研。他在課堂上了解到，達爾文曾提到一個挑戰進化論的難題：絕大多數現代高等動物的祖先，在5.41億到5.18億年前的寒武紀早期，以大爆發的形式突然出現在地層中，這一現象后世稱之為“寒武紀生命大爆發”﹔而寒武紀之前地球的漫長歷史中，卻缺乏與動物相關的化石記錄。

對此，達爾文的解釋是化石記錄保存的不完整性，寒武紀之前的動物可能沒有留下化石記錄。這個解釋在此后100多年裡引起了很大爭議，被稱為“達爾文之困”。“100多年過去了，‘達爾文之困’怎麼還是個謎？”殷宗軍給自己定下的目標就是，當科學家，探究知識的邊界。

鑽研，探究微小化石裡的生物密碼

帶著追問，殷宗軍來到南古所進行畢業設計。他選擇的目標是瓮安生物群。

瓮安生物群，主產於貴州瓮安北斗山含磷地層，以磷酸鹽化方式保存著6億年前的化石，誕生於寒武紀大爆發以前。因此，這座可能保存了全世界最古老動物的化石庫，被學界視為“動物世界的黎明”。

“2006年夏天，我從北斗山採了幾百斤石頭，打包發往南京，大海撈針一樣尋找化石。”殷宗軍記憶中，那個夏天非常炎熱，他先用化學方法將幾百斤石頭融化，再在殘渣中一點一點尋找化石，用顯微鏡觀察。因為怕石頭殘渣被風吹散，也不敢開電扇。

終於，殷宗軍找到了大量從未見過的化石。其中有一種化石十分特別，直徑隻有不到1毫米、外形很像現代動物胚胎、表面上長著螺旋狀線圈，這就是后來被稱為“瓮安旋孔虫”的化石。

通過顯微鏡和掃描電鏡，觀察分析新發現化石的形態學結構，對完成畢業論文來說就足夠了。但神秘化石內部是什麼結構？它們究竟是動物、植物，還是藻類？這些還需要深入研究。

“我想從事感興趣的研究，隻有一條路走到底。”殷宗軍說。碩士二年級時，他接受遴選並獲得了直接攻讀博士學位的機會。

這些化石標本非常微小，當時最薄的刀片都比它們厚。想要重現內部結構，就要採用醫院裡CT掃描儀那樣的專業設備。當時，歐洲擁有世界上最先進的同步輻射加速器，能掃描微米級別的物體內部結構。讀博階段，殷宗軍申請到法國留學，帶著幾千枚樣本，去探究小小化石中的生物密碼。

但即便有了設備，“做CT”也不是易事。這種大型科學裝置並非為掃描微體化石量身定制，因此用來給微體化石“做CT”時，掃描方法和諸多參數都要反復摸索和調整。例如光源設定，太弱了信號穿不透，太強了則易過曝。

“學習了幾個月，才掌握掃描技術。遺憾的是，瓮安旋孔虫化石有很厚的囊包，內部結構大多已經腐爛，所有樣本都沒有掃描到內部結構，也就無從了解它究竟是什麼。”好在留學期間殷宗軍還有其他收獲：通過掃描帶來的其他樣本，發現了最早的海綿動物、最早的胚胎化石……

這些研究，離回答“達爾文之困”還有一段距離。“我們不能每次都千裡迢迢跑到歐洲，用別人的機器去掃描化石。”殷宗軍開始思考，要有先進技術，讓自己的團隊來給化石“做CT”。

創新，讓前沿技術助力古老學科

把先進的同步輻射加速器“搬”回來，並不現實。沒別的路，隻能依靠創新。

在南古所支持下，2012年博士畢業留所后，殷宗軍著手建立化石顯微CT實驗室，並於2015年建成。走進這個實驗室，儀器設備一應俱全：硬件上，有“CT機”、顯微鏡、圖形工作站、數位屏﹔軟件上，有各類專業的圖像數據處理和三維可視化工具。它不僅用於瓮安生物群化石的研究，也支撐了琥珀中昆虫多樣性、森林的起源等古生物學其他課題的研究。

“這個實驗室有原始創新，也有集成創新。”殷宗軍介紹，正在申請專利的多樣本掃描技術就是一項自主創新。“人工將樣本逐個放到樣品台上掃描，費時耗力，如果能實現自動化不間斷掃描，就可以幫助科研人員騰出手，大幅提高設備利用效率。”殷宗軍說，前沿信息技術與這門古老學科可以碰撞出火花。他通過軟件設定參數和程序，讓樣品台不僅“知道”每個樣本的掃描時間和方式，還可以“找到”排著隊的下一個樣本，並且將它“請上台”。

去年6月，瓮安旋孔虫化石研究有了突破性進展，經過對化石內部結構和生物學信息的分析，証實了它們是單細胞生命，屬於動物的“姐妹類群”，據此可以了解動物共同祖先的生物學信息，這對理解第一個動物究竟從何而來，提供了重要化石信息。

“做古生物研究，特別要坐得住冷板凳。我之所以能堅持下來，除了自身的熱愛，也在於院所的無條件支持，以及研究過程中的一項項進展，讓年輕科學家在起步階段就可以大展拳腳，品嘗到成功的喜悅。”殷宗軍說，動物演化的真相正在逐漸顯現，“達爾文之困”終有一天會徹底解開。

《人民日報》2021年1月13日12版