以传承致匠心:小虫子大梦想
昆虫是世界上种类最为繁盛的生物类群,与人类生活具有密切的联系。
伴随着“西学东渐”,现代昆虫学研究也逐渐进入中国。历史上,中国科学院也曾在北京和上海分别设立过昆虫研究所,前者是中科院动物所的前身之一。
中华蛩蠊:填补了我国蛩蠊目的空白
中科院动物所一直是中国昆虫学研究中心之一,留法博士、曾担任24年动物所所长的陈世骧院士对于中国昆虫学的发展一直铭记于心。
陈老曾多次对其研究组高级工程师王书永先生提及,“世界上已知的昆虫,还有一些目在中国没有发现,其中蛩蠊目昆虫在俄罗斯、朝鲜和日本都有,中国也很可能会有分布,更重要的是蛩蠊目系昆虫纲中的活化石,具有极为重要的理论意义”。
在陈老的鼓励下,王老师在信息较为闭塞的年代,努力查找资料,竭力了解这个类群,并在其历次组织和参加的大型野外考察中,时刻关注这个类群。可能是造物弄人,每次王老师结束考察回京向陈老汇报的时候,蛩蠊却都不是汇报内容。
直到1986年8月,王老师到长白山地区参加一次会后考察,当他在滑坡碎石间俯身向上攀登时, 发现眼前有一形似黄蚂蚁的昆虫在爬行——它宽宽的头,硕大的前胸,长长的鞭状触角,黄褐色的细长身躯拖着两条分节的尾须。
因为这并非一次真正意义上的野外采集作业,王老师未携带野外装备,然而正是出于职业的敏感性,他迅速地将小虫子采到手中。
经过研究,王老师和陈老最终确定其为一个新种:中华蛩蠊 Galloisiana sinensis。
王老师无意中在长白山采到了一只小昆虫,却成为在我国疆土上发现的第一头蛩蠊标本。
为了尽快将这个发现公之于众,陈老还专门给《昆虫学报》手书一封分量很重的推荐信,进而促成了该文的优先发表,至此才算填补了我国蛩蠊目的空白,结束了我国没有蛩蠊目昆虫的历史。
在该文正式发表之前,中国昆虫学先驱之一周尧先生也曾专门给王书永写信祝贺此发现,同时还力邀该文发表在其担任主编的《昆虫分类学报》上。
令人惋惜的是,距离首次发现蛩蠊不到两年的时间,陈老因病去世,然而中国蛩蠊的研究还远未结束。
陈氏西蛩蠊:我国昆虫区系研究重要进展
王书永老师在退休后,仍然在中科院动物所鞘翅目形态与进化研究组(后简称鞘翅组)返聘。鞘翅组成员也继承了陈老的遗志,为推动中国昆虫学事业的发展为己任。2009年,鞘翅组宋克清博士研究生在新疆发现第二头蛩蠊标本。
经过鞘翅组白明博士与王书永和杨星科的研究,最终认为新疆蛩蠊为西蛩蠊属Grylloblattella的1个新种,也是西蛩蠊属的第3个种。并于2010年正式报道了中国第2种蛩蠊——陈氏西蛩蠊Grylloblattella cheni Bai, Wang et Yang sp. nov.。
该蛩蠊的发现为蛩蠊目的系统发育地位确定提供了重要素材,在探讨蛩蠊的起源与地理扩散方面具有极为重要的意义,也是我国昆虫区系研究的一大重要进展。
我国蛩蠊标本收藏量跻身世界前列
鉴于蛩蠊研究的重要性,白明博士获得了国家自然科学基金委资助的蛩蠊研究项目,并依托该项目组建了由国内外专家组成的研究团队,对蛩蠊古生和现生类群进行了深入研究。
在2012年,白明博士会同国际同行,在俄罗斯西伯利亚无人区采集俄罗斯蛩蠊。采集期间,每人每天背着约25公斤重的食物、帐篷、睡袋、煤气罐等野营及专业装备,在西伯利亚无人区的崇山峻岭、深谷急流中徒步穿越,行走了约2400公里路程。经过近两个月的考察,共采集到6头标本。同年,采集队还重返东北长白山,并成功采集到4头中华蛩蠊标本。
2014年,白明博士和美国同行在美国西部雪山及冰洞中,获得美国蛩蠊标本20头。同时通过积极联系,产自美国和日本的部分蛩蠊模式标本和定名标本已经保存在中科院动物所,再加上历次考察所获得的珍贵标本及原有标本,将使我国蛩蠊标本收藏量跻身世界前列。
不断深入地探索
除了亲自采集标本以外,白明博士还访问俄罗斯、美国等蛩蠊模式标本保存机构,检视模式标本和定名标本,对世界蛩蠊的分类和区系进行全面厘定。他在俄罗斯和长白山所采集的蛩蠊样本中,曾获得了两头蛩蠊标本的转录组样本,该样本经过与1KITE(1K Insect Transcriptome Evolution)国际协作项目组合作,最终被用在六足总纲系统发育重建中,相关结果2014年发表在Science上。此外,他还利用显微CT和三维重建技术,对首个缅甸琥珀中发现的蛩蠊进行研究(约一亿年前)。
基金委蛩蠊项目成员(首都师范大学任东教授团队)还对古生蛩蠊进行研究,发现了中生代热河生物群蛩蠊新属种若干。中美德合作团队在国际杂志发表蛩蠊目综述两篇,相关内容也被德国昆虫学新版教科书摘录,从而成为当今蛩蠊研究的权威资料。
通过白明博士领导的中美俄法德项目团队的不断努力,我国已成为世界蛩蠊的研究中心之一。
传承是一种继承、一种自信、一种认同,同时也承载着一种责任,延续着一种情怀,彰显着一种精神。正是因为一代又一代人的付出,才使得我国对于蛩蠊的研究得以不断获得突破性进展。
努力的脚印,一个连一个
为了将这份匠心精神得以传递,以告慰陈老的在天之灵,现如今鞘翅组的青年一代也开始承担起这份使命与担当,坚守着对蛩蠊不断研究的执着。除了蛩蠊研究之外,他们对于陈老念念不忘的“进化论与分类学”也是铭记在心,鞘翅组也长期坚持推动昆虫分类学变革的基础理论创新与应用。
从利用已知的几何形态学和三维重建技术,到自行研发几何形态学新软件和快速获得三维图像的SIM显微镜新仪器,最近还将大数据深度学习技术运用于甲虫分类学中,这些努力都是秉承陈老的匠心精神,无问西东,一心推动学科的前进与发展。
根据多年摸索,他们感觉到人工智能技术有可能会在分类学的未来变革中起到重要作用,因此基于理论研究的过程中产生的数据测试集,构建了一个公开测试网站:甲天下(http://beetle.ioz.ac.cn),该网站能够提供世界甲虫分科服务。
这样的理论研究工作和甲虫自动分科网站,在全世界范围内还是极为罕见的。未来的技术定要不断迭代,“甲天下”系统还有很多需要完善的地方,但有一点可以肯定,那就是只有不断将新技术和新理论应用到分类学科中,分类学才能够不断焕发新春,才能跟得上时代的脚步。
毕竟所有努力过的脚印都是相连的,每一步都算!