科幻電影《后天》裡，人類在極端氣候突變面前措手不及。類似氣候轉折，其實真實發生過。大約3400萬年前，地球經歷了一次全球范圍的降溫事件，而這場氣候變化，也深刻改寫了海洋生命的命運。記者近日從南京大學獲悉，該校樊雋軒、錢超、史宇坤教授團隊聯合國內外多家科研機構，通過全球海洋有孔虫化石記錄，首次高分辨率重建了這一時期海洋生物多樣性的變化歷程。

研究的主角是一類叫有孔虫的微體海洋生物。研究團隊介紹，當時的有孔虫可分為三類生態習性各異的類群：浮游有孔虫生活在海水表層﹔大底棲有孔虫主要生活在淺海溫暖的海底﹔小底棲有孔虫則分布范圍較廣，從淺海到相對較深的海底均有分布。

研究團隊利用自研的地層古生物大數據平台，系統整合了全球161條地層剖面和鑽井的化石數據，經過嚴格篩選，最終獲得1269個有孔虫物種、約4萬條化石產出記錄。同時，古生物學家還同人工智能專家聯手，創新性地開發了新一代定量地層學算法——基於演化算法的約束最優化法。該算法把每個可能的全球地層對比方案模擬成一段“DNA”，然后讓這些“DNA”像生物一樣經歷變異、重組和自然選擇。經過無數次的迭代，最終篩選出最合理、最一致的地層對比結果。

借助這一方法，研究團隊成功構建出一條自4800萬年前至2000萬年前、具有高時間分辨率的全球有孔虫多樣性曲線，發現始新世—漸新世過渡期的海洋生態變化是一場長時間的、不同類群命運各異的生態重組。其中，浮游有孔虫和大底棲有孔虫由於生活在相對淺水的環境中，更容易受到海表面溫度和海平面變化的影響，並在南極冰蓋大規模形成之際遭遇了明顯的物種滅絕﹔而小底棲有孔虫則在晚始新世早期經歷了一輪顯著輻射，物種快速增加，之后才進入漫長的衰退期。

當古生物遇上人工智能

3400萬年前的氣候巨變，如何在海洋生物中引發一場“生態洗牌”？科學家團隊不僅回答了這個問題，還利用人工智能解決了“如何回答”的難題。

這是中國科學家自主研發的算法，真正做到讓化石數據“跨時空對齊”。

有孔虫的化石遍布全球，但數據量龐大、地層對比困難——全球161條剖面、1269個物種、約4萬條化石記錄，傳統方法幾乎無法在同一時間軸上將它們完整對齊。

怎麼辦？古生物學家和人工智能專家聯手，把地層對比變成一場“進化”。借助大數據與人工智能啟發的“進化思維”，團隊首次構建出高時間分辨率的全球有孔虫多樣性曲線。

這項突破的背后，是我國一群年輕學者的堅守。論文共同第一作者——南京大學博士生魯錚博、薛軻，以及合肥工業大學講師鄧怡穎，在算法研發、數據清洗的一個個日夜中，反復調試……

正是這種追求極致的科學精神，讓一段3400萬年前的海洋故事被清晰地講述出來。中國科學家既主導了這場方法創新，又以開放的姿態與國際同行共享數據、聯合驗証——這是科學家的擔當，也是全球成功合作的最好見証！

（記者 王美瑩）