作者:杜珊妮 来源: 中国科学报 发布时间:2025-4-24
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她破译1.6亿年前的“色彩密码”

 

李若霜 受访者供图

■ 本报见习记者 杜珊妮

“这个课题很复杂,没人做过,愿不愿意试试?”当导师李全国抛出这个问题时,李若霜简洁干脆地回答:“行。”

这个“行”字,承载着她一贯的科研态度。就像此前远赴南极科考时一样,面对极寒与未知,她毫不畏惧。如今,再次面对未知的课题挑战,李若霜同样选择迎难而上。

近日,中国地质大学(北京)博士研究生李若霜以第一作者身份发表了首篇《科学》论文。她所在的研究团队首次揭示了1.6亿年前中生代哺乳动物毛发颜色的奥秘,为理解哺乳动物的演化补上了一块重要拼图。

建立黑素体形态与颜色对应关系的“公式”

早期哺乳动物是什么颜色?这一问题,是中国地质大学(北京)教授李全国课题组关注的重点。

作为全球最早复原恐龙体色的研究者之一,李全国曾带领研究团队依据化石中的黑素体形态先后复原了赫氏近鸟龙和小盗龙的真实色彩,揭示了四足动物黑素体的演化趋势。

黑素体是影响毛发、羽毛颜色的重要色素分子。在化石形成的漫长地质岁月中,皮肤、肌肉等软组织早已消失殆尽,但黑素体宛如“时光胶囊”在化石中留存至今,为破译远古生物的体表颜色提供了可能。

在这项最新发表的研究中,研究团队借助现代生物学研究,构建了一个由116种现代哺乳动物毛发黑素体组成的数据库,首次揭示了哺乳动物黑素体形态与颜色的对应关系,并成功复原多种不同生态类型的早期哺乳动物的毛发颜色,填补了中生代早期哺乳动物体表颜色研究的空白。

“当我们解析了现代哺乳动物黑素体形态与毛发颜色的对应关系后,相当于建立了一套‘公式’。将化石中的黑素体形态数据代入这套‘公式’,就可以有依据地推测出早期哺乳动物的毛发颜色。”李若霜解释说。

团队收集了6件来自中国晚侏罗世燕辽生物群和早白垩世热河生物群的早期哺乳动物化石标本。通过对比化石标本中的黑素体数据与现代哺乳动物黑素体数据,研究发现,尽管这6种中生代早期哺乳动物分属于不同时代的不同支系,并具有不同的生活习性,但它们毛发中的黑素体形态相近,多样性低,毛发颜色均为统一的深色。这一相似性或许源于它们都受到被捕食者的生态位和夜行性的限制,而现代哺乳动物黑素体和体表颜色的多样性可能是白垩纪大灭绝之后才出现的。

“深色毛发有助于哺乳动物保暖,增强毛发韧性,减少摩擦损伤。”李若霜说,“但更重要的是,深色提供了绝佳的隐蔽性。在恐龙占据主导地位的生态格局下,体形微小的早期哺乳动物为尽可能降低被捕食的风险,经常昼伏夜出,而深色毛发有助于它们在夜间或阴暗环境中更好地隐藏自己。”

一块手写板变为“精神充电站”

在6件化石标本中,其中一件毛发印痕保存最完好的标本代表了真贼兽类树贼兽属的一个全新物种——暗色树贼兽。而重建暗色树贼兽的牙齿3D模型,是这项研究的关键挑战之一。

2019年,李全国获得了这块化石。2022年,李若霜从导师手中接过这个课题。刚拿到化石时,由于标本被包裹在坚硬的岩石层中,她的首要任务是进行化石鉴定。哺乳动物种类的鉴定依赖于头骨和牙齿。团队初步观察发现,其牙齿特征或指向一个全新物种,因此需要借助高精度CT扫描,重建完整的3D模型,进行详细的研究和鉴定。

由于是第一次鉴定哺乳动物化石,对于毫无3D建模经验的李若霜而言,这无异于一场硬仗。面对复杂的软件界面和齿尖形态,半年过去后,CT重建结果依然无法达到理想效果。挫败感和焦虑蔓延,逐渐吞噬她的信心。

在最迷茫的日子里,李若霜买来一块白色手写板,用马克笔抄下了许多鼓舞人心的格言警句,贴在一抬头就能看见的办公室墙壁上。“相比之下,我遇到的科研难题根本不算什么,困难一定是可以战胜的。”她告诉《中国科学报》。

意识到单打独斗的局限性后,李若霜决心不再闭门造车。她首先联系了学校CT室的老师,探寻如何解决高精度重建的问题,随后在导师的建议下进入北京蔡司实验室,借助该实验室最好的设备,解决了重建精度问题。

经过长时间努力,困扰她半年的问题迎刃而解,暗色树贼兽也成为第一只被复原毛发颜色的中生代早期哺乳动物。

而她的那块手写板,如今已演变为课题组的一项传统。组内成员会自发地更新白板内容——从名言警句到鼓励性的俏皮话,这块白板已然成为课题组成员遇到科研困境时的“精神充电站”。

“硬着头皮干”

李若霜出生于新疆,2013年考入中国地质大学(北京),一路从本科、硕士读到博士,直到读博时,她才找到自己的科研兴趣所在。

“起初,我并不想学习地质学。”她坦言,“我最初感兴趣的专业是外国语言文学。”本科毕业时,她曾跨考这门专业,但以失败告终,便决定继续深耕地质学。

选导师的过程也颇费周章。由于对紫外线过敏,李若霜试图寻找不要求学生长期野外作业的导师。就在这时,李全国的名字引起了她的注意。

彼时,尽管李全国的招生名额已满,但李若霜仍抱着一线希望,忐忑地敲开了他的办公室门。她讲述了自己的情况,也表达了对古生物研究的兴趣。李全国经过慎重考虑,决定破例接纳她。自此,开启了他们长达7年的师生之缘。

李全国欣赏李若霜的积极和主动,渐渐地将重要任务交给她。2024年1月3日至1月16日,李若霜随第七次中国-智利联合南极半岛科学考察队,环南极半岛登陆了14个岛屿,采集中、新生代剖面土样以及化石。对于这项最新发表的研究,他也是全权放手交给李若霜,而李若霜也没有辜负导师的信任,用行动证明了自己。

在李若霜的印象中,李全国是一位“不设限”的导师。“李老师的学术风格极为自由。他的研究涉猎广泛,总是给予学生最大程度的自由探索空间,并且常常提出发人深省的问题,引导我们进行深层次思考,而不是接受现有的答案。”

得益于导师创造的自由、包容的学术环境,李若霜能在多个方向自由探索。从细菌化石、植物化石到脊椎动物化石。在不断尝试与试错中,她体会到古生物学的复杂和有趣。李若霜认为:“科研的魅力源于它没有绝对的标准答案。 ”

在李若霜看来,自己并不是传统意义上的“天选科研人”,而是在“治愈与崩溃之间反复横跳”的科研日常中成长起来的。“有时候,一个想法刚冒出来就兴奋得不行,以为找到了关键突破。可查文献一看,别人早就做过了,又瞬间沮丧、备受打击。”

她认为,做科研的过程是一种持续的锤打与锻炼。也正是在这种热胀冷缩式的起伏反复中,她逐渐建立起一种硬核的科研心态——“硬着头皮干就完了。不会没关系,没办法就学,学会了就好了。”如今,这句话也成了她的科研信条,提醒她随时做好准备,勇敢地迎接下一个未知的挑战。

“我不是那种会为自己设定一个远大目标,并一定要达成的人。”李若霜说,“相反,我更倾向于认为未来是不受限的,它充满各种可能性。我愿意在合适的时机尝试合适的事情。”

《中国科学报》 (2025-04-24 第4版 人物)
 
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