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各地文史播报
虫珀带来的启示
琥珀里那些保存完好的小动物,正在“泄露”远古的秘密
克莉斯汀

  10月下旬,北京一家宝石博物馆推出了一个《重返白垩纪》的琥珀森林珍稀虫珀特展。展出近百件珍贵的含水生动物的琥珀,更有世界第一枚含虾的琥珀。“虫珀”,一直让人觉得是件神奇的东西,事实上,它不仅仅具有观赏价值,还独具科学价值与收藏价值。 

  科学家们已经发现,研究“虫珀”可能会获得比普通化石更有价值的史前信息,比如一只包裹着小蜜蜂的“虫珀”告诉我们:“小行星撞击地球并不一定是恐龙灭绝的主因”;一只琥珀中的蜱虫,可能有助于我们揭示疟疾的起源……最近,中外科研人员还在一块琥珀中发现被定格的一个远古时候的瞬间:一只甲虫正在取食聚集成簇的铁树花粉,这不仅佐证了白垩似扁甲很可能是一类早期苏铁的传粉者,这些花粉也首次证明了远古缅甸森林中曾经生活着苏铁类植物。 

琥珀中的蛙 (资料图片)
黄氏忆人扇蟌 (资料图片)
研究者把在琥珀中保存的这两片翅膀起名为“天使之翼”,图中是人手、标本和反鸟的同比例重建图 (资料图片)
琥珀中的喀迈拉蛛标本,它正在觅食 (资料图片)
琥珀封存的蜘蛛竟有长尾巴(资料图片/模拟还原图)

多米尼加共和国一处矿井内发现的琥珀中的蜱虫标本(资料图片) 

  下次见到一块“有馅”的琥珀,你可能想要了解更多。 

  琥珀中的小蜜蜂——重现白垩纪时的鸟类模样 

  ——对恐龙灭绝原因提出质疑 

  人们曾经因为墨西哥尤卡坦半岛上的希克苏鲁伯陨石坑,而认为恐龙的灭绝与一颗小行星撞击地球有关。科学家认为,当时撞击地球的小行星直径至少10公里,而且以超过40倍音速的速度冲向地球表面,撞击地球时释放的热量相当于10万吨黄色炸药,由此造成的无数海啸、地震、火山爆发,引发大量灰尘进入大气层,阳光被完全遮挡,植物因无法光合作用而大面积灭绝,最终导致地球生态系统瓦解。 

  但一块来自白垩纪、包裹着一只小蜜蜂的古老琥珀的出现,却让科学家们对此“小行星撞击说”提出了质疑。 

  通过检测这只被包裹在琥珀里的小蜜蜂的DNA等信息,科学家分析,它应该是一种膜翅目热带蜜蜂的祖先。这种蜜蜂和现代热带蜜蜂形体上几乎无差别,其生存的最适宜温度范围也差不多,在气候变化的情况下,它最多可以承受的骤变温差幅度是2℃-7℃。从琥珀形成的年代分析,它应该存活于恐龙灭绝时期。美国新奥尔良州立大学研究员杰奎琳·科齐谢克由此认为,如果按照陨石撞击的假设,小行星碰撞时造成的温度下降估计有7℃到12℃,而这还只是撞击产生的诸多影响之一,但这只小蜜蜂依旧能活着,为什么恐龙却会灭绝?这其中应该存在一些无法解释或逻辑不通的地方。 

  虽然科学家至今仍无法了解问题出在哪,但这只琥珀里的小蜜蜂起码提醒我们,恐龙灭绝可能还有其他原因值得探索。 

  琥珀里的鸟 

  2016年《自然—通讯》上发表过一则研究,描述了两片9900万年前的鸟类翅膀,它们同样来自于缅甸克钦邦的琥珀中。据说这是首次发现的来自白垩纪的动物毛囊和羽毛排列案例。 

  科学家们使用同步加速器X射线显微CT扫描,发现了化石中的骨骼和羽毛的结构和排列方式,并重现一只被树脂困住的鸟类翅膀立体图形。在和其他化石物种比较后,研究人员认为,这些翅膀属于反鸟类。 

  反鸟类是白垩纪出现的一类相对原始的鸟类,其肩带骨骼的关节组合与现生鸟类的相反,因此得名。它们有着较强的飞行能力,拇趾与其他三趾对握,适宜树栖,但最终在晚白垩世末期与恐龙一起完全灭绝。 

  今年2月,中国、加拿大、美国等国家的古生物学家在学术期刊《科学通报》上发表文章宣布,他们在缅甸克钦邦胡冈谷地的琥珀中又发现了一只目前为止最完整的古鸟。这次是在琥珀中发现的发育程度最高的古鸟。这只古鸟体型与目前世界上最小的鸟类——蜂鸟差不多,从吻部到尾巴末端的长度约6厘米。因矿工在打磨该琥珀时,并没有认出这是一只古鸟,还将这个标本沿着冠状面剥蚀,所以它变得很薄,被研究团队昵称为“煎饼鸟”。 

  科学家们在用显微CT等作成像和分析标本之后,最终无损地得到了这只鸟的所有骨骼的高清3D形态。专家认为它应该是一只出生仅数周的反鸟类雏鸟。这只反鸟类整体姿态呈现着一种酷似捕猎的姿态,身体扬起,爪子和嘴巴张开,翅膀后掠,非常生动。所以它的死因让人琢磨不透——专家们怀疑它是恰好在捕猎的时候被从天而降的树脂黏住了? 

  ——发现古老蛙类新物种 

  琥珀中的小型蛙 

  今年6月14日,中美两国科研团队首次在缅甸发现了中生代蛙类琥珀化石标本,由此鉴定并报道了一个蛙类新物种。该研究结果发表在国际知名学术刊物《科学报告》上。研究称,在缅甸北部克钦邦胡康河谷琥珀产区首次发现的蛙类琥珀化石,大约形成于1亿年前的白垩纪时期,是迄今为止发现最古老的蛙类琥珀化石。其中四块包裹着小型蛙类化石的琥珀,带来了无尾目动物(包括蛙类和蟾蜍)在潮湿的热带森林中生活的最早的直接证据。 

  科学家们称,据目前掌握的信息,最早的蛙大约起源于2亿年前,但关于这些早期两栖动物的化石记录相对较少。邢立达及其同事在分析研究了这四块有蛙类化石的琥珀后,不仅提供了详细的三维解剖结果,还将化石与现存物种的CT扫描图像以及文献中对已灭绝的蛙类物种的描述进行了比较。他们发现,这些化石标本保存得十分完好,其中一只体长2.2厘米,甚至保存了包括了头骨、部分脊椎以及大部分四肢在内的骨架。它们与现生的产婆蟾超科/盘舌蟾超科蛙类非常相似,但分析其综合特征,又有别于以往发现的该科属中的其他蛙类。因此,他们将其鉴定为新属新种,并将其命名为:李墨琥珀蛙——以此向化石标本提供方、琥珀收藏家李墨女士致敬。 

  他们还观察到与这只琥珀蛙保存在一起的,还有一些植物、昆虫和海洋软体动物。这表明,蛙类曾生活在潮湿温暖且至少包含一些淡水栖息地的热带森林生态系统中。该研究也揭示了琥珀蛙与温带地区的产婆蟾等类群,在白垩纪时期的地球占据了比以往所知更加广阔的栖息地。 

  ——让我们更接近真实的恐龙 

  琥珀中的恐龙尾巴 

  电影《侏罗纪公园》里,科学家们利用琥珀中发现的蚊子肚子里的一滴血克隆出了恐龙。事实上,2016年12月,在一块琥珀中已发现一段真实的非鸟恐龙的尾巴化石。这项研究当时由邢立达博士与加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆的瑞安·麦凯勒教授领衔,论文发表在《当代生物学》期刊上。 

  论文中称,这应该是人类发现的第一个保存着非鸟恐龙的琥珀。通过它,距今约9900万年前的恐龙世界正以一种无比真实和“鲜活”的方式展现在人们面前。 

  这截毛茸茸的尾巴包含了至少八枚完整的尾椎,它们被三维的、具有微观细节的羽毛所包围——和生前并无二致。研究者为这件珍贵的标本起名“伊娃”,并运用多种无损成像和分析手段来进行研究。他们推测,这只恐龙的全身长度也只有18.5厘米。“这只非鸟恐龙的尾部长且灵活,羽毛沿着椎体有规律地分布。”从骨骼形态上看,它与典型的虚骨龙类恐龙类似。研究者推断伊娃属于虚骨龙类下的一个演化支——手盗龙类。这类恐龙有着细长的手臂、半月形的腕骨和三指形的手掌。 

  但是基于目前的骨骼形态,研究人员无法判断伊娃标本是幼年个体或成年个体,因为它没有挣扎的迹象,也无明显的皂化外观,可能在被树脂包裹时已经死去。但标本并没有明显的腐败特征,则说明它可能刚刚死亡不久就被包裹了起来。 

  研究人员称,虽然无法用伊娃的化石让电影《侏罗纪公园》中的场景成真,但“通过观察多个类群、一系列生命阶段和更完整的骨骼材料,我们或许还可以进一步提升现有的知识”。 

  ——跳舞求偶瞬间被保留 

  琥珀里的豆娘 

  2017年3月,中国科学院南京地质古生物研究所公布的一项研究成果称,该所博士研究生郑大燃、研究员王博等组成的研究团队在缅甸琥珀中发现了三枚具求偶行为的雄性豆娘化石。这三枚雄性豆娘化石最终被命名为“黄氏忆人扇蟌”,以感谢台湾的黄忆人先生慷慨捐赠模式标本以供研究。 

  求偶行为广泛存在于现生昆虫的各个类群,但化石记录极为罕见,这是因为昆虫(包括其他动物)行为保存为化石的几率很低。据王博介绍,这一研究将蜻蜓的求偶行为追溯到1亿年前的恐龙时代。 

  研究发现,该扇蟌具有带斑纹的薄豆荚状的巨大胫节,用以吸引异性。它们会在雌性面前翩翩起舞,展示其美丽的六足,并用巨足来驱赶其他雄性,以获取成功交配的机会。 

  黄氏忆人扇蟌的斑纹图案与一些脉翅目昆虫的翅膀相像。后足胫节具有一个眼睛形状的斑纹。王博认为,蜻蜓属于视力很好的捕食者,黄氏忆人扇蟌胫节上的眼点可能更多是用于吸引异性而非吓阻捕食者,功能类似于孔雀羽毛上的眼点。然而,极度增生的胫节很可能会令他们行动缓慢,因此成为一些更强大的捕食者(如鸟类或者翼龙)的美食,这很可能是导致它们灭绝的原因。 

  虫珀是琥珀的一种 

  琥珀,是一种透明的生物化石,是大约在5000万年前甚至更久远的地质时期,一些松柏科、豆科、南洋杉科等植物的树脂滴落,后被掩埋在地下,在压力和热力等地质作用下石化形成的。它也属于一种珍贵的有机宝石。它容易打磨,且重量相对其他宝石来说会很轻,近年来,身价倍增,成为不少人钟爱的装饰品及收藏品。 

  据说全世界约有80%的琥珀产于波罗的海沿岸。目前,世界上已勘探出的最大的琥珀产地应该就位于俄罗斯加里宁格勒州——这里目前开采的琥珀年产量达300多吨,琥珀的年龄大约都有5000万年。而缅甸、多米尼加共和国、中国、墨西哥等也都是琥珀的多产地。 

  琥珀有很多种,诸如金珀、血珀、花珀等。由于树脂滴落时可能会包裹住一些昆虫、树叶之类的动植物体,于是就产生了有趣的“虫珀”。“虫珀”包裹体中不仅能像一些岩石中保存下来的化石那样保存着生物的硬质结构,甚至还可以留住一些软组织,包括动物内脏甚至血液。因此它们也成为科学工作者所热衷的研究对象。 

  在琥珀研究方面已颇有心得与收获的中国地质大学(北京)的邢立达副教授曾表示:“我们的发现表明,琥珀可以为沉积岩中的恐龙化石记录补充大量信息,是个非常值得大力研究的新信息来源。”2016年至今,邢立达团队已发现了琥珀中的各种世界上首例的古鸟类、恐龙、介形类和蛙类琥珀等生物。 

  ——它们可能是蜘蛛的祖先 

  琥珀里的怪蜘蛛 

  今年2月,《自然—生态与进化》在线发表的两篇论文报告了一种新的蛛形纲动物化石,也同样来自缅甸琥珀。 

  这两篇由不同研究组撰写的论文,通过保存在不同的缅甸琥珀中的四只大约1亿年前的原型蜘蛛样本,不仅证实它们的起源兼具古代和现代蜘蛛的特征,包括多节的纺器——现代蜘蛛特有的纺丝器官,也为了解蜘蛛的起源和演化提供了关键证据。 

  中科院南京地质古生物研究所研究员王博团队及合作者展示的两块化石,包括模式标本应氏喀迈拉蛛。化石中的蜘蛛长度均接近3毫米,分为前体(胸部)和后体(腹部),以一个狭窄的腰部(腹柄)相连,最特别之处是它们具有一条细长的尾须,超过身体的1.5倍长,具有70多节,每一节都有一圈细长的刚毛——有点像今天的蝎子。该属名被译为“嵌合蜘蛛”,王博等认为它可能是最早的真正意义上的蜘蛛目。研究人员表示,应氏喀迈拉蛛比最早的蜘蛛祖先晚出现两亿年,且具有一些和现代蜘蛛大不同的特征,不过,它们应该像现代蜘蛛一样能纺丝。 

  不过在另一篇论文中,中科院南京地质古生物研究所研究员黄迪颖团队与美国哈佛大学Gonzalo Giribet团队介绍了另外两块应氏喀迈拉蛛琥珀化石。他们却认为应氏喀迈拉蛛属于已灭绝的乌拉尔蛛目。 

  ——有助于揭示疟疾的起源 

  琥珀中的“吸血鬼”蜱 

  2017年《自然—通讯》上的一篇论文表示,有证据表明蜱曾寄生在于恐龙身上。 

  蜱是最常见的嗜血寄生虫之一,但是科学家对它们的古代宿主不甚了解。英国牛津大学自然历史博物馆的研究者Ricardo Pérez-de la Fuente及同事,从缅甸一块最少有9900万年历史的白垩纪琥珀中得到新证据,表明蜱会吸食有羽毛的恐龙的血。 

  他们在多块琥珀样本中找到了蜱,其中一只还与一根可能属于某类恐龙的羽毛纠缠在一起。另一只蜱体内充满了血,另外两只则缠有一种兽脚亚目恐龙筑巢所用的材料。这些发现让科学家对蜱的早期演化和生态学有了进一步认识,也为蜱和鸟类的古代亲属之间的寄生虫关系提供新见解。 

  而在另一块来自多米尼加共和国一处矿井的琥珀标本中,美国俄勒冈州立大学的研究人员也发现了一只古老的蜱虫,它的体内满满的都是某种哺乳动物的血。该研究论文发表于《医疗昆虫学》杂志上。研究人员估算,这块化石的年龄在1500万到4500万岁之间。基于这只蜱虫体内的血红细胞的大小,以及其中混合着的接近于树枝汁液的成分,他们认为那些血可能来自于猴子。而这只蜱虫的背部中间有两个大的穿刺痕迹,表明它们可能是在吸血的时候,从宿主身上被抓了下来,然后埋进了一堆树脂当中——据研究人员勘查,同一时期、同一地区的确生活着一种猴子,会有彼此互相捉虫的生活习惯。 

  这块琥珀还给我们带来蜱虫体内的寄生虫信息。这可能是目前唯一已知的寄生虫化石信息,其病原体属于巴贝虫属,主要是通过蜱虫叮咬传播。这帮助研究者们重新辨认、确定所有昆虫的历史,同时有助于揭示恐龙时期疟疾起源的历史进化过程。 

(来源:《羊城晚报》)

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