蔡晨陽：為昆蟲寫家譜

文/金鳳

蔡晨陽

“全世界有那么多種昆蟲，它們分布在很多地方。我希望弄清楚的是，它們是如何與環(huán)境相處的？又是如何一步步演化的？我們又該如何利用這種演化規(guī)律來保護生物多樣性？”不久前，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南古所）研究員蔡晨陽聯(lián)合中國、捷克、英國的古生物學者，在1億年前的緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)一種原始的螢火蟲祖先。在他看來，研究保護生物多樣性的密碼，也就是保護人類自身。

靠耐心采到人生首塊化石

在蔡晨陽的辦公室隨手拿起一塊石板，便會與昆蟲不期而遇。這些“飽經滄?！钡乃槠?，昆蟲的樣貌栩栩如生，讓人覺得生命不曾遠去。

蔡晨陽的科研之旅，是從找化石開始的。2010年，考取南古所的博士研究生后，蔡晨陽跟著“準導師”、南古所研究員黃迪穎到野外采集化石。

那是蔡晨陽第一次接觸真實的化石。在山東臨沂、云南尚勇地區(qū)，他每天揣一把錘子，先將一整塊頁巖敲下來，再將其逐層劈開，看里面是否藏著化石。大多數(shù)時候，師徒倆會無功而返。每天重復著同樣的動作，蔡晨陽絲毫沒覺得無聊，反而覺得很有趣。

“一般在同一個地點，我們一待就是幾小時，但只要有耐心，總會有收獲?！痹谂R沂，蔡晨陽收獲了人生第一塊化石。從那時起，他便明白：做古昆蟲演化研究要有吃苦精神，更要有耐心。

蔡晨陽所言非虛。有一次，他跟隨黃迪穎赴遼寧省北票市附近的化石點進行野外考察。他們每天要先搭車到位于北票市的海豐村，再步行40 分鐘爬到山上，路途頗為周折。但那一次收獲頗豐，他們找到了侏羅紀中晚期的雙翅、鞘翅目昆蟲。事后證明，這批化石與分布于內蒙古的中侏羅世道虎溝生物群的生物種類面貌是一致的。

“蔡晨陽好學、肯鉆研，有研究潛力，而且執(zhí)行力很強。”說起愛徒，黃迪穎滿是贊美之詞。

蔡晨陽很快進入研究狀態(tài)，然而入之愈深，其進愈難。

世界上有6.5萬種32個亞科的隱翅蟲，但中國可能只有20 余個亞科，想要全面了解隱翅蟲，就得放眼世界。后來，蔡晨陽得到美國菲爾德自然歷史博物館（以下簡稱博物館）訪問學者獎學金的資助，赴該館研究。

“在博物館里，我看到了大量的隱翅蟲針插標本、玻片標本，借此我就能全面地了解隱翅蟲的歷史樣貌?！辈坛筷栒f。離開美國前，博物館的一對研究員夫婦還慷慨地將自己收集的500G容量的研究文獻拷貝給他。這讓他受用至今。

隨后，蔡晨陽又在哈佛大學恩斯特·邁爾基金的資助下多次赴美國、法國、瑞士、澳大利亞的博物館和科研院所，進行訪問交流并開展合作研究。這為他后續(xù)的研究奠定了堅實的基礎。

研究昆蟲與環(huán)境的關系

“目前，我的研究難點是，不僅要研究昆蟲化石本身，還要利用先進實驗技術和分析手段，研究昆蟲與環(huán)境的關系，以揭示重要生態(tài)關系的早期起源和演化。”蔡晨陽說。

在發(fā)現(xiàn)澳洲蕈甲與蘇鐵相伴相生后，蔡晨陽更加篤定這一研究思路的正確。

蘇鐵這類古老而獨特的裸子植物曾極其繁盛，在中生代中晚期的陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導地位。長期以來，人們對蘇鐵類植物傳粉模式的起源和早期演化知之甚少，闡釋蘇鐵傳粉演化歷史的直接化石證據(jù)也極其罕見。

蔡晨陽和同事發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)生的澳洲蕈甲只分布在澳大利亞西南部，主要吃澤米科蘇鐵的花粉，并協(xié)助其傳粉。更為有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)，生活在南非東南部的澳洲蕈甲也是非洲蘇鐵的主要傳粉者。所以他們結合標本判斷，在岡瓦納大陸徹底裂解之前，即1.67億年之前，澳洲蕈甲就在為蘇鐵傳粉了。

蔡晨陽說，更重要的是，在顯微鏡下，研究團隊還在這枚澳洲蕈甲琥珀標本中發(fā)現(xiàn)了許多微小的蘇鐵花粉簇。結合地球板塊運動的歷史，他們認為，澳洲蕈甲與蘇鐵之間傳粉關系的建立不晚于侏羅紀早期，遠早于被子植物及其傳粉者的起源和興盛時間。

“生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基礎。這項研究啟發(fā)我們，在保護珍稀物種蘇鐵的同時，也要重視保護它的傳粉者及其所處的生態(tài)環(huán)境，以此來保護生物多樣性?！辈坛筷栒f。

昆蟲演化的“生命樹”

眼下，蔡晨陽正專注于用分子系統(tǒng)學的方法，構建昆蟲演化的“生命樹”，也就是昆蟲的“家譜”：選取現(xiàn)生昆蟲代表物種的成百上千個基因片段，結合分析軟件，構建出昆蟲的譜系關系圖，再用化石給出的時間線索來校準，就能推斷昆蟲的演化歷史。

不過新開啟的研究方向，曾令蔡晨陽痛苦不堪，熬夜與焦慮一度填滿他的生活。2018年到2020年，他受牛頓國際學者基金資助，赴英國布里斯托大學做研究，學習用分子系統(tǒng)學和分子鐘的方法，再結合化石，研究古生物昆蟲的演化歷史。

“這對我來說是全新的領域，需要閱讀海量的文獻，再從中找規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這個過程很折磨人?！辈坛筷栒f。

不過，這段熬人的經歷也讓他迅速成長。2020年12月月底，蔡晨陽團隊在《古昆蟲學》雜志上發(fā)表的一篇文章稱，他們通過挖掘開源組學數(shù)據(jù)和發(fā)育基因組學分析發(fā)現(xiàn)，跳蚤是一類特化的蝎蛉，并將蚤目降級為長翅目的一個次目。這意味著現(xiàn)生完全變態(tài)類昆蟲將從11 個目減少為10 個目。同時，他們證明了跳蚤從吸食植物花蜜的長翅目祖先演化而來，最終成為如今吸食脊椎動物血液的寄生蟲。

黃迪穎感嘆，蔡晨陽的文獻閱讀量非常大，而且他經常能從文獻中發(fā)現(xiàn)其中隱藏的科學問題。

現(xiàn)在的蔡晨陽已升級為奶爸。他每晚都會給女兒講恐龍、昆蟲、植物方面的繪本，陪伴孩子成長?！拔乙ψ尭嗷f出自己的秘密，嘗試把生物演化的故事講給大家聽?！辈坛筷栒f。