科學家在古鳥類研究領域獲重大突破
6月28日,中加英美等國的古生物學家和昆蟲學家宣稱,他們發現了有史以來第一批琥珀中的鳥標本,這是人類首次有緣一睹恐龍時代古鳥類的真實麵目,對古生物學界帶來強烈的震動。相關研究成果以“Mummified precocial bird wings in mid-Cretaceous Burmese amber”為題,於2016年6月28日在《自然通訊》上發表(Nature Communications 7, 12089)上。
電影《侏羅紀公園》裏,哈蒙德博士利用琥珀中的蚊子,提取出恐龍的血液DNA,由此複製出了真正的恐龍。
然而,即便是天馬行空的科幻電影,也不曾奢望在琥珀中發現脊椎動物。這一次,科學家似乎走在了科幻前麵。
“不可能吧?”
2015年夏日深夜,中科院必威在线网址
副研究員白明收到一條來自同行的微信:“這批琥珀裏,發現了1億年前的鳥或恐龍的翅膀。”
“不可能吧?”這是白明的第一反應。他可不是唯一一個“大驚小怪”的科學家,邢立達說,大家聽到這個消息後,都是先問“真的嗎?”,再問“是不是假的標本?”
在此之前,人們對白堊紀鳥類的了解僅限於化石記錄。而琥珀中的鳥類標本沒有經過化石化作用,完好地保存了翅膀上的羽毛和部分軟組織,具有與生前幾乎無異的細節。
如果說,通過化石了解古鳥類多少有些“隔靴搔癢”的遺憾,那這一次,就是跨越億年時光的直接相逢。
據邢立達介紹,這批標本來自著名的琥珀產區——緬甸北部的克欽邦胡康河穀。在離河穀不遠的密支那鎮,聚集著許許多多珠寶商、收藏愛好者和科研工作者,在集市上挑選、購買琥珀。其中最受歡迎的是沒有任何雜質和內容物的琥珀,通常被做成珠寶。此外還有一些蟲珀,蟲珀泛指包含昆蟲、植物等內容物的琥珀。很偶然地,人們會在蟲珀裏發現一些羽毛。
這批琥珀,就是科學家們為了研究古生物羽毛而購入的。發現完整的鳥翅膀,著實是意外之喜。
那麼,既然緬甸有的是熙熙攘攘的琥珀交易市場,為什麼更早的時候,沒人發現它們呢?
這一方麵是個巧合,一方麵也可能得益於技術的進步。據當地的珠寶商人說,2013年,一批莫穀紅寶石的采礦人失業後,湧入了克欽邦胡康河穀。他們帶來了更加先進的打井技術,將琥珀礦井開掘到100多米的深度,打開了一個全新的寶庫。
高新技術“查戶口”
兩顆硬幣大小的琥珀,被小心地保存在圓形透明小盒子裏。 大一點的那個翅膀標本,展開後約18毫米,被科學家昵稱作“天使之翼”;小一點的隻有12毫米,叫“羅斯”。
確切地說,被琥珀定格的小動物曾生活在約9900萬年前,來自白堊紀中期諾曼森階。那是一個古鳥類與非鳥恐龍共存的時代。一些恐龍,也已經進化出了羽毛結構。
為了搞清楚這些帶著羽毛的小翅膀的骨骼形態和係統地位,白明帶著標本,開始四處借助精密的儀器和先進的技術,給它們“查戶口”。
通過中科院動物所的熒光反應和顯微CT、中科院高能所的同步輻射、上海光源同步輻射等儀器的掃描檢測,獲得了大量翅膀的相關數據,再經過計算機三維重建,白明的團隊最終重建出了兩個翅膀的外部皮膚(含羽幹)和內部骨骼的三維形態圖。
首先排除了造假的可能性。一致的熒光色證實兩個標本的各個部分都是原始材料,未經切割和改造。而琥珀中同時存在的已經滅絕的昆蟲,則是更為直接的證據。
古脊椎所的鄒晶梅研究員和王敏副研究員指出,基於重建的骨骼三維形態圖,可以確定兩件標本都屬於典型的反鳥類。標本極小的尺寸、骨骼的發育情況、各指的比例等,都表明二者是早熟性的幼鳥。
所謂反鳥類,是出現於白堊紀的,一類相對原始且十分特化的鳥類。它們肩帶骨骼的關節組合與現生鳥類——今鳥類相反,並且因此而得名。在鳥類演化史上,反鳥類和今鳥類是兩個主要的譜係。不過到了白堊紀末期,反鳥類就完全滅絕了。
目前,科學家們暫時把“天使之翼”和“羅斯”歸於同一個物種,但它們發育後的成體,可能會有很大的不同。
在為琥珀中的脊椎動物做重建時,科學家們發現了一個無脊椎動物標本中很少見的現象:骨骼先降解。最極端的情況,在一顆琥珀中,一隻蜥蜴外皮完整、栩栩若生,一旦通過CT掃描,卻發現裏麵什麼都沒有。
這種現象的埋藏學機理尚不完全明確,但是已經給3D重建帶來了很大挑戰。白明說:“這可能是未來琥珀脊椎動物標本研究中的一個重要課題。”
直擊最小的“恐龍”
其實,“天使之翼”和“羅斯”並非琥珀中發現的唯二鳥翅。但是它們代表了兩種極端情況。
“天使之翼”在琥珀裏留下了爪痕等掙紮的跡象,標本四周有大量腐敗物,推測可能是體液造成的。種種特征都表明,當時的小鳥在被樹脂部分包裹時還活著;而“羅斯”,應該是來自一具屍體。
為了解釋兩種截然不同的現象,科學家們做了種種猜測:“天使之翼”可能是在健康狀況不佳或突發意外時被樹脂覆沒了翅膀,無力掙脫而緩慢死亡;“羅斯”則可能遭遇了掠食者攻擊,它的翅膀被撕下來、丟棄掉。
“這賦予了標本新的意義:古生物的生態學和行為學研究線索。”邢立達說。
在開啟的琥珀寶庫裏,不光有鳥類翅膀,還有青蛙、蜥蜴等脊椎動物的標本。正在進行和即將開展的這一係列研究,將給公眾展示一個較強多樣化的,東南亞白堊紀中期脊椎動物群。
同時,他們所做的工作也有著“搶救性”的意味,因為大量的珍貴琥珀標本,因為被視為珠寶加工中的雜質,而遭到非常嚴重的過度切割和打磨。
“標本雖小,但極為難得,從某種角度上,它們是世界上最小的恐龍。”中國科學院古脊椎所的徐星研究員如此評價,“這是我們首次在如此大規模的細節上去了解反鳥類。”
不過,白明和邢立達也笑著坦言,在檢測結果出來前,他們很希望琥珀裏是真正意義上的非鳥恐龍。
科學家說,不排除有一天,琥珀這種大自然的饋贈,真的能幫助人類直接一睹恐龍真容。(文章鏈接)


媒體相關報道:
新華社
http://news.xinhuanet.com/photo/2016-06/29/c_129100515.htm
中國科學網
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/6/349833.shtm
光明日報
http://tech.gmw.cn/2016-06/29/content_20754300.htm
國外媒體

