毛方園：探索哺乳動物進化的奧秘

都芃

毛方園。 圖片|科技日報

2018年底，在美國紐約一間不大的公寓里，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員毛方園度過了她最難忘的一個圣誕節。

彼時，她正在美國自然歷史博物館從事博士后研究工作。她要攻克的，是被譽為哺乳動物古生物學“圣杯”的哺乳動物中耳漸進演化問題。

“古生物學家認為，哺乳動物中耳內的3塊聽小骨是從爬行動物的下頜關節骨演化而來的。”毛方園向記者介紹，從達爾文時代開始，哺乳動物咀嚼器官和聽覺器官的分離過程就一直是個謎。哺乳動物的遠古祖先曾擁有一體化的聽覺和咀嚼結構，但在此后演化中為了適應自然選擇，提高兩者的工作效率，它們出現了分離。分離過程究竟是怎樣的？古生物學家一直沒能給出確切答案。

由于缺少完整、清晰的化石證據，關于哺乳動物中耳漸進演化的假說，終究只能停留在假說階段。直到毛方園等人的研究成果出現，這一漸進演化過程終于被“呈現”出來。

去往美國前，一次偶然的機會，毛方園得到了采自距今約1.24億年早白堊世遼寧熱河生物群的李氏源掠獸化石。拿到化石后，毛方園和合作者對其進行了初步的CT掃描，結果令她很興奮，“我們大致看到了它里面的中耳形態”。

僅是大致形態還遠遠不夠。要拿出能夠令學界信服的證據，高精度CT掃描是第一步。“如果掃描精度比較低，可能就不足以區分出不同的結構特征，進而就會導致在復原過程中留有很多空白，只能依靠人的想象去填補。這就會使最終結果不夠準確，說服力也不強。”她說。

借助顯微斷層掃描儀，毛方園將掃描精度控制在了5微米以下。當一張張清晰的掃描圖片呈現在她眼前時，她心潮澎湃。

不過，掃描得到的僅是一張張切片圖，只有在這些單層的切片之上，一層層地復原出標本原有的三維形態，才能給出最直觀的證據。

從圣誕節前開始，一直到元旦后，毛方園將自己“關”在了公寓里。守著面前的筆記本電腦，她開始一點點復原標本。經過一筆又一筆的細心勾勒，切片圖上“長”出了立體的形態，1.2億年前的生物就這樣在毛方園的筆下“復活”了。“那種感覺就像遠古生物活生生地呈現在你面前。”她回憶道。

“李氏源掠獸的多件標本首次展示了一個關鍵特征，即聽骨與麥氏軟骨之間無骨質連接，這意味著它的聽覺與咀嚼器官已完全分離。”毛方園說，這一發現填補了過渡型中耳和典型哺乳動物中耳在演化過程中表型特征的空缺。2019年12月，《科學》在線發表了毛方園等人關于李氏源掠獸的研究成果。該成果也入選“中國古生物學2020年度十大進展”，并位列首位。

直到讀博，毛方園與早期哺乳動物才算正式“碰面”。她本科階段學的是地質學，讀研時在中國科學院南京地質與古生物研究所攻讀孢粉學碩士學位。2008年，研二的暑假，毛方園來到內蒙古二連盆地進行地質考察，她要進行孢粉采樣，并依據采集到的樣品，分析古環境的植物組成和氣候變化，判定地層沉積時間。

在二連盆地的戈壁上，漫天的沙塵、一望無盡的荒漠不僅沒有“勸退”這位南方姑娘，反而將她迷住。

“相比坐在實驗室，我更喜歡在野外探索。”毛方園在那時決定讀博，并將研究方向轉向與野外打交道更多的古脊椎動物學，而那次帶隊考察的老師、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員王元青，后來成了毛方園的博士生導師。

毛方園不喜歡循規蹈矩。讀博時，她總愿意獨辟蹊徑，曾嘗試將一些新的研究方法引入早期哺乳動物研究中。

“比如，我們人類的牙齒和爬行動物的牙齒就很不一樣。我們只換兩代牙，我們的牙齒非常堅固，可以咀嚼各類食物。因為我們牙齒里有個結構叫釉柱，它可以增強牙齒的韌性。”毛方園試圖將這一重要的分類特征應用到對早期哺乳動物的研究中，探索其功能意義。

這種方法在古人類學研究中用得比較多，但在早期哺乳動物研究中應用較少。由于缺少前人經驗，毛方園只能自己翻閱文獻，請教古人類學專家，自己摸索著解決問題。“我想的點子確實不少，但能實現的還是少數。”毛方園打趣道。

毛方園還喜歡接觸、學習新的技術。“現在古生物學已經成為多學科交叉的領域，很多東西都要了解一點。至少要知道它大致的基本原理，你才能明白怎樣達到想要的效果。”她說。

如今，毛方園又將目光投向了大數據與人工智能，她希望通過與其他領域學者合作，建立標本的三維數據庫，借助深度學習等技術，實現對化石部分生物特征的自動識別、表型組和基因組的聯合，最終實現預測演化過程。

毛方園一年中有兩三個月的時間在野外考察。作為一名女性科技工作者，她在野外并不會受到過多“優待”。

“比如，我們所的女科學家有時需要和男同事一起到煤礦礦井中去尋找化石標本。等到上來時，所有人的臉都漆黑，分辨不出男女了。”毛方園告訴記者，在野外，大家不分男女，都干一樣的活，“男同胞有時會在一定程度上照顧女同事，大家相互協作”。

野外環境艱苦，但毛方園并不覺得辛苦。“我覺得，做一件事辛不辛苦，不是由外在條件決定的，而是在于你喜不喜歡它。”她說，在荒野中尋找化石，在實驗室拼接、修復化石，在設備上觀察、復原化石，在計算機前討論、研究實驗結果……這些工作看似艱辛，她卻樂在其中。

作為一名女性科技工作者，毛方園并不回避女性可能在科研事業發展中遭遇的困境。她曾見過優秀的女性科技工作者因為家庭原因被迫放棄科研道路，也在野外考察時見到帶孩子一起工作的母親。

她表示，目前我國相關評價機制、獎勵政策等，對于女性科技工作者已有了相應傾斜，很大程度上緩解了女性在科研事業發展中遭遇的瓶頸。

毛方園希望，社會能夠給予女性科研人員更多支持。她相信，未來在一系列制度政策的支持下，女性將為我國科技事業發展作出更多的貢獻。

◎ 來源｜科技日報