任芳言

周衛(wèi)明從內(nèi)蒙古烏海市烏達(dá)煤田采集的纏繞化石標(biāo)本。圖A系第一塊化石，圖H系第二塊。? 資料圖

兩年前的11月，周衛(wèi)明與合作者從最低氣溫零下20攝氏度的內(nèi)蒙古烏達(dá)煤田，帶回了一批植物化石標(biāo)本。周衛(wèi)明在中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱中科院南古所）工作，當(dāng)時他并未意識到，這批標(biāo)本中有兩塊巴掌大小的化石，是人類能找到的迄今最久遠(yuǎn)的纏繞植物化石——它們來自3億年前。

這意味著，從那時起，植物生長已經(jīng)具有纏繞特性。更重要的是，化石中的蕨類植物是個“左撇子”，依照左旋方向纏繞生長。

此前，有研究者曾在中國山東的“山旺植物群”中發(fā)現(xiàn)另一例距今1600萬年的植物化石，這塊化石中的植物也是個“左撇子”。二者遙相輝映，幫助研究者更好地理解遠(yuǎn)古植物的生長規(guī)律。

目前存活在地球上的纏繞植物超過九成向右螺旋生長。雖然遠(yuǎn)古植物化石標(biāo)本偏好左旋的原因不明，“但我們必須指出來”。在查閱大量文獻(xiàn)、仔細(xì)研究化石標(biāo)本后，周衛(wèi)明與中國、捷克、美國古生物學(xué)者將這一成果發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上。

? ? 1 植物版龐貝古城在中國

“了解遠(yuǎn)古森林中的樹木在全球范圍內(nèi)都有重要意義?！眮碜悦绹固垢４髮W(xué)的地質(zhì)科學(xué)家C. Kevin Boyce是周衛(wèi)明的合作伙伴之一，他在接受筆者采訪時說，千百萬年前的植物根莖沉入地下、堆積，經(jīng)過一系列生化和物化反應(yīng)后，形成了今日所見的煤炭。

若能解開遠(yuǎn)古植物化石蘊(yùn)藏的奧秘，無異于見證了滄海桑田的變換。但曾經(jīng)的“滄?！痹谀膬?？

1999年，周衛(wèi)明的導(dǎo)師、中科院南古所研究員王軍見到了自己導(dǎo)師吳秀元從內(nèi)蒙古烏達(dá)帶回的一塊植物化石標(biāo)本。得知這塊標(biāo)本極其完整，王軍“高興壞了”，即刻與同事動身前往烏達(dá)。一直到2003年，王軍在烏達(dá)不斷發(fā)現(xiàn)完好的植物化石新標(biāo)本，這些化石中的植物不同于以往“躺著”的形態(tài)，許多都處于直立狀態(tài)，而且非常密集，每隔三五米就能發(fā)現(xiàn)一個。

發(fā)現(xiàn)的化石標(biāo)本越來越多，加之該地存在厚厚的火山灰，王軍等人想到，這些直立的植物很可能像龐貝古城一樣，在火山噴發(fā)時被火山灰瞬間埋藏。王軍在接受媒體采訪時回憶，在烏達(dá)，他和同事先后做了1100多平方米的考察，最終確認(rèn)在賀蘭山西北角大約20平方公里的區(qū)域存在一個植物版龐貝古城。

這一研究在2012年正式公開，相關(guān)成果發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。

“烏達(dá)煤田代表著一片被火山灰淹沒的沼澤森林，這里的樹木存活于大約3億年前，而且其中一些很不尋常，它們可能有40米高，其生長方式和形態(tài)與我們?nèi)缃窨吹降臉淠就耆煌?。大自然以一種鮮為人知的方式保存了一切。”Boyce表示。

? ? 2 左邊畫“龍”？纏繞方向顛覆認(rèn)知

在烏達(dá)的植物龐貝城里，研究者發(fā)現(xiàn)，許多原始植物和人們想象中不一樣。比如曾經(jīng)在中生代繁盛發(fā)展、如今瀕危的蘇鐵類植物，其繁殖器官與現(xiàn)今的鐵樹類似，但葉片不似鐵樹的葉片一般分開;如今見到的較矮小的蕨類植物，在遠(yuǎn)古時期其實(shí)是“高個兒”……

在周衛(wèi)明等人的研究中，兩塊纏繞植物化石標(biāo)本也顛覆了人們的認(rèn)知——最早在3億年前，地球上就已出現(xiàn)具有纏繞能力的植物?；械霓ь愔参锶~軸直徑約1毫米，兩側(cè)還生長著輔助攀爬的“觸手”。研究者還觀察到，兩塊化石標(biāo)本中的真蕨植物至少有5株左旋，于是認(rèn)定該纏繞植物是固定左旋的。

周衛(wèi)明告訴筆者，植物攀爬有著各式各樣的策略，其中纏繞攀爬是常見模式之一?！艾F(xiàn)生植物大部分都是固定右旋的，如旋花科植物牽?；??！边€有一些植物既能左旋也能右旋，“比如何首烏”，而極少部分現(xiàn)生植物以固定左旋的模式生長。

在現(xiàn)有研究中，還未出現(xiàn)右旋纏繞植物化石的報道，加上先前在“山旺植物群”發(fā)現(xiàn)的植物化石，目前世界上僅存的兩例纏繞植物化石全部為左旋纏繞。

不過，“為何地質(zhì)歷史中的兩例纏繞植物化石都是左旋的？”周衛(wèi)明表示，對于研究植物“手性”的科學(xué)家而言，這是一個暫時無法解答的問題，“也許還有更深層次的自然規(guī)律等著發(fā)現(xiàn)”。

另外一個顛覆性的發(fā)現(xiàn)是，以往人們認(rèn)為纏繞植物以高大的樹木為生，但在他們發(fā)掘的化石里，蕨類植物纏繞在另一個體型較小的植物上，而且這株植物依靠刺和吸盤攀爬，有點(diǎn)類似于現(xiàn)在的爬山虎和月季?！斑@揭示了早期森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性?！敝苄l(wèi)明說。

? ? 3 煤田尋寶

采集植物化石的過程仿佛尋寶游戲：先用挖掘機(jī)等大型機(jī)械清理化石層上方的巖土層，66厘米厚的火山凝灰?guī)r暴露在地表后，研究者會給樣方打上1米乘1米的方格，再詳細(xì)記錄每個樣方的植物保存狀況并測量大小。

如果不是周衛(wèi)明“想多了”，人們?nèi)缃窨吹降臉?biāo)本可能還和其他化石躺在一起。

從烏達(dá)煤田回到南京，周衛(wèi)明開始查閱文獻(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)，以往研究中對植物纏繞習(xí)性的判斷都是推測而來。有研究者直接在文章中指出，在此之前，地質(zhì)歷史上確切的纏繞植物化石僅有山東中新世“山旺植物群”發(fā)現(xiàn)的一例。

意識到問題的重要性后，周衛(wèi)明找到了兩塊化石標(biāo)本中的一塊。先用數(shù)碼照相機(jī)進(jìn)行宏觀照相，再用體式顯微鏡觀察化石局部——植物上細(xì)微的鉤、鱗毛和刺等細(xì)節(jié)，有助于更準(zhǔn)確地鑒定物種類別。

周衛(wèi)明表示，為了分清纏繞植物和宿主植物的類別，他們不得不將化石切成三部分，從而得到了植物的解剖結(jié)構(gòu)?！耙罁?jù)解剖特征，我們得以了解這個纏繞植物是真蕨植物，而宿主植物是種子蕨植物?！?/p>

“植物化石能保存其生活時的狀態(tài)很難，保存三維立體結(jié)構(gòu)更難，而‘植物龐貝是研究者的化石寶庫，擁有世界上獨(dú)一無二的保存條件?！敝苄l(wèi)明說。