70.8海洋媒体实验室

“按照进化的趋势，

后人类会是怎样的？"

“有可能出现超级生命体吗？”

“进化出现‘头’时，

‘脑’进化到了什么程度呢？”

“恐龙存在了那么长的时间，

有没有可能它们创作过

比人类文明更壮观的文明？”

?

厦门大学群贤大讲堂，

舒德干院士为大家揭开了进化的秘密。

群贤大讲堂讲座现场

摄影：陈蕾

舒德干院士，进化古生物学家、西北大学地质系教授、博士生导师，更是中国科学院院士。

曾获中国国家自然科学奖一等奖和二等奖、长江学者成就奖一等奖、陕西省科学技术最高成就奖。主持翻译《物种起源》，撰写“物种起源导读”和“进化论十大猜想”，以第一作者在《Nature》和《Science》杂志发表11篇学术论文，“三幕式寒武纪大爆发构建第一动物树”假说和“脊椎动物实证起源”的提出者。舒教授的研究成果被评为年和年的中国十大科技进展，以及年的中国高校十大科技进展，被列入多国教科书。

“进化论之父”达尔文在《物种起源》中反复讨论遗传和变异，试图揭开遗传密码的奥秘，却给后人留下了难解的谜题。“遗传学之父”孟德尔创立“颗粒遗传”假说，后来逐步发展为“基因遗传”理论，达尔文谜题被逐步解绎。今天，遗传密码与生命进化史联手攻关将是彻底揭开谜底的关键，而舒院士便是这遗传密码实证进化解读的不可或缺之“解谜人”之一。

舒德干院士《达尔文的不朽遗产和困惑》全程视频

视频来源：厦门大学党委宣传部

达尔文

——遗传密码的发现者

既然要聊到“解谜”，

就一定要提到这谜题的发现人——达尔文。

达尔文画像

图源：网络

达尔文童年时不喜欢学校课程、成绩平平，却对自然万物如痴如醉。剑桥大学毕业后环球旅行的达尔文在著名的加拉帕戈斯群岛上发现了很多有趣的现象，比如在这里每十年会出现厄尔尼诺现象（南美洲西海岸冷洋流区的海水表层温度在圣诞节前后异常升高），天旱导致陆地上严重缺乏食物，陆生的鬣蜥开始下海取食海藻。

“陆生动物下海捕食”让达尔文认识到“物种不可变”的常识并不成立，这便是达尔文学说诞生的灵感。

上图：少年达尔文与妹妹

下图：达尔文的同学给他画的漫画—达尔文拿甲虫当马骑

图源：网络

达尔文有着三个头衔——地质学家、生物学家、思想家，他用进化论将无机界和有机界运动规律统一在一起，颠覆性的思想更是改变了人类观察自然和世界的基本理念，实现了思想史上的超级创新。他的研究贡献给人类知识宝库三大不朽思想（自然选择、生命树、人类的自然起源），由此揭开了生命进化的神秘大幕，同时也延伸出众多谜题，如渐变论与寒武纪大爆发的冲突？动物树如何成型？这成为了数代人不懈探索的内容。

解谜的接力棒传到了舒教授手中，并在他的研究中一步步靠近谜底。

上图：达尔文的物种起源，图源：网络

下图：舒院士讲解达尔文的伟大成就，摄影：陈蕾

舒院士在冥冥之中与达尔文进化论有过五次交集。从最初在北大学习达尔文主义课程，到剑桥工作时访问达尔文故居党豪思（DownHouse），再到翻译《物种起源》、访问进化论源头，最终提出三幕式寒武纪大爆发假说和广义人类由来新概念。

这五次交集的背后，舒院士发现了一系列的直接证据和间接证据，进一步支持“进化”这一客观事实。

长达几十年的时间跨度中，舒院士一直走在验证、推进进化论的道路上。

上图：舒德干院士访问达尔文故居党豪思

下图：舒德干访问达尔文在剑桥大学的工作居所

图源：舒德干

寒武纪大爆发

——进化谜题的关键线索

“寒武纪生命大爆发”是多年以来学术前沿研究不断的热点话题，它能够有力地回答动物界各门类起源演化的基本轮廓。舒院士在讲座中为大家详细地介绍了这部分内容。

动物门类在前寒武纪至寒武纪过渡时期首次大量出现

图源：舒德干

在地球生命诞生后的30多亿年里，生命一直在单细胞的“低水平”轨道里演化着，直到距今约5.4亿年前，在地球历史里不到1％的时间跨度里，动物界的“总调控基因”发生爆发式改变，这便导演了自然科学六大谜题之一——寒武纪大爆发，这不仅是达尔文的困惑，也是之后无数学者们的困惑。

古生物学家们不断地追寻这个谜题的答案，多种假设相继提出。年，舒院士提出了“三幕式爆发假说”，将研究目光聚焦于寒武纪大爆发的本质内涵。

现代动物界三分谱系图：包括约40门，万种

图源：舒德干

寒武纪大爆发实际上落脚于“第一动物树”的诞生。现代动物界定义的三个亚界（基础动物亚界、原口动物亚界和后口动物亚界）究竟是如何进化而来？这便是研究寒武纪大爆发本质的关键。

而舒院士团队最终在云南澄江——5.2亿年前的化石宝库里寻找到了答案。

舒院士团队与澄江化石库

图源：舒德干

栉风沐雨三十年，舒院士与其团队沉浸在化石研究中。第一个十年国内多个团队共同在基础动物亚界和原口动物亚界发现了大多数门类，但未见后口动物亚界的踪迹；第二个十年，奇迹出现了，舒德干团队发现了后口动物亚界中全部6个门类的始祖化石；第三个十年，基于更多的“化石大数据”，舒院士提出三幕式爆发假说，此后越来越多新的证据出现，强有力地支持了三幕式爆发假说。

年寻找到的属于原口动物亚界的苔藓动物门化石，有效地印证了三幕式爆发假说

图源：舒德干

随着舒院士的侃侃而谈，寒武纪大爆发的画轴慢慢展开。

5.6亿年前，基础动物亚界已经在全球广泛出现；0.2亿年后，原口动物亚界揭开了自己的面纱；而云南澄江的可靠化石证明了后口动物亚界的所有门类出现在5.2亿年前。至此，寒武纪大爆发历经了0.4亿年，分三幕创造了所有三个动物亚界的完整“第一动物树”框架，这为后来我们神奇“动物星球”的形成奠定了坚实基础。

诚如舒院士所说，进化是简洁、优雅、美丽的，这三个动物亚界依次出现的节点象征着动物演化的阶段性——量变到质变，这正是“三幕式爆发假说”、“动物界门类快成型”的关键证据支撑。

三幕式爆发假说图解

图源：舒德干

关于进化的原因，就要从前寒武纪晚期讲起。全球“大氧化事件”使氧气快速增长，满足了动物新陈代谢的基本需求，成为其爆发增长的主要外因，而基因调控和捕食压力为主要内因。

舒院士为我们详细解读了驱动进化的内因之一——动物界特殊的调控基因“同源框基因(Hoxgeneclusters)”的快速进化。

部分动物门类的同源框基因

图源：舒德干

同源框基因是动物发育的总开关，决定了门类的分野（即同一个门类里的动物总是具有相同或类似的同源框基因）。

“发育总开关”同源框基因串决定各门类分野

图源：舒德干

同时，作为自然选择的主要因素，捕食压力也是寒武纪大爆发的重要驱动力。狼比鹿跑得快，鹿为了逃生，必须跑得更快，而狼为了追捕，也需要跑得更快。

同样的，前寒武纪时期由微生物席构成的“硬海底”经过5.4亿年前后的底质革命，不断向软海底过渡，海底开始长出“草类”，“食草动物”应运而生，进而出现初级食肉动物，之后又出现更高级的捕食者......直至顶级捕食者出现，完整的食物网形成，你追我赶、你死我活的局面就此诞生，由此加剧了动物新类群的连续爆发。

迺莲海葵

图源：网络

澄江动物群中既保存了各种顶级捕食者“奇虾”，更有捕食行为的“始作俑者”—初级捕食者“迺莲海葵”，以及各种中间捕食链条的证据。

“天下第一鱼”

——寻找人类始祖的起点

人类与黑猩猩的共同祖先何在？

图源：舒德干

“我是谁？我从哪里来？”舒院士将问题回归到了人类由来。这个哲学问题也让自然科学界困惑不解。

《人类的由来》一书中，达尔文不仅凭借胚胎发育学和比较解剖学等间接证据推断了“人类源自低等生命”，与上帝无关，他在书的结尾还大胆猜测，将来一定会发现“低等动物创造人类基础器官”的直接证据。

狭义人类来源——类人猿

图源：舒德干

顺着这种猜测，科学家们在非洲找到了与人类亲缘关系相近的黑猩猩和大猩猩的共同祖先的化石证据，最终推出狭义人类由来（从类人猿到人类）的进化过程。

遵循达尔文指示去非洲探索

图源：舒德干

而舒院士与其团队将探索的方向集中于广义人类由来——人类在生命树上长达40亿年的存在究竟起源于哪里？他们以新陈代谢水平的演进为线索，聚焦于新器官的诞生过程，从此踏上对“天下第一口”、“第一鳃裂”、“第一头脑眼”的探寻之路，着手研究人类远祖创造器官的三大里程碑——口、鳃裂、头脑眼和脊椎。

“天下第一鱼”的对眼和原始脊椎，由脊索与软骨脊椎共同构成

图源：舒德干

对人类起源的探索，追根溯源就是“顺藤摸瓜”。一百多年前的发育学家曾说，“人的本质是一条鱼。”

“人的本质是一条鱼”

图源：舒德干

脊椎动物具有最典型的三分体型，即头、躯干和肛后尾，人类在漫长的进化中肛后尾逐渐因“无用”而弱化，但却仍与鱼一样属于三分体型动物。

年，舒院士与其团队发现了“天下第一鱼”昆明鱼目化石，这些化石展示出了“原始脊椎”——脊索与软骨型脊椎共存，脑的外延——对眼。

寻找到“天下第一头脑眼”后，舒院士和其团队继续追溯更原始的无头“二分体”动物，直至发现“天下第一鳃裂”——古虫动物门，它们身上开始出现了实现呼吸革命的鳃裂，是最早的口肛通畅的远祖近亲。行至此处，继续往前，又将洄游到进化之河的哪里？

年，韩健等人通过十年寻找，终于找到了最接近“天下第一口”的物种——有口无肛的微型远祖皱囊虫。

刊登nature杂志封面的皱囊虫

图源：舒德干

前体两侧具有5对鳃裂的古虫动物门（舒德干等人创立）

图源：舒德干

这些可以作为直接证据的化石不断问世，对于进化的深入研究追溯到了人类祖先系列的早期起源沿革，广义、狭义人类由来被贯穿在一起，在舒院士的讲述下，我们仿佛鸟瞰着生命长河，看着人类的远祖由皱囊虫到古虫类、第一鱼，后又至全颌鱼出现，四足登陆，直立行走，最终人类创造工具，形成语言，创造文明，直至今天。

舒院士的回溯之旅

——全人类的探索之旅

或许人类已成为地球上大脑进化最前列的动物，舒院士依旧语重心长——所有生物都无法逃避自然选择，对人类的选择同样从未停止。

在最近的几千年，人类开始逐步摆脱自然选择的压力，但文化选择的压力却不断增长。

由此舒院士对未来人类进化方向展开了设想——人类的脑将因为钻研越来越高新的知识与技术而不断向前进化，如同过往40亿年的时间里，进化从未停止，因为基因进化的“分子钟”总在嘀嗒嘀嗒不停地运转。

群贤大讲堂讲座现场

摄影：陈蕾

对进化的回溯，亦是舒院士对自己人生的回溯，为感恩母国，他命名了“华夏鳗”和“长江海鞘”；为感恩母校，他将古虫动物门的物种们命名为北大动物、西大动物、地大动物；为感恩母亲，他将昆明鱼命名为凤姣昆明鱼......母国、母校、母亲，是伫立在舒院士人生道路的盏盏路灯，也正是这条道路上人类独有的温情，让这条漫漫科研路变得更加长远、更加开阔。

凤姣昆明鱼

图源：舒德干

舒院士的研究之路朝着“解答进化之谜”的方向源远流去，人类进化的谜题将变得更加明朗。

舒德干院士与同学们合影

摄影：陈蕾

这条路散发光，散发热，散发人类对智慧的追求与探索，更散发着人类对情怀的坚持与守望，这些光芒顺着时间流逝，完整地构成了今天的你我。

科学指导：舒德干

撰文：胡景云、尤学玲、王嫣语

排版/编辑：胡景云

责编：甘少敏

总编：70.8海洋媒体实验室

（本

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