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恐龍腳下的微觀世界

即使再小的化石，也能揭示古代生態係統超乎想象的細節。恐龍是來自這個星球上最令人震撼的生物。從高大的蜥腳類恐龍、凶猛的霸王龍，到坦克般的甲龍和長有巨角的角龍，恐龍主導著我們對遠古地球的所有想象。但為了了解這些動物和它們所處的世界，科學家必須先放下令人眼花繚亂的迷惑龍和霸王龍等化石，轉而去觀察那些乍看起來微不足道的微型化石。這些化石毫不起眼，你不會在公開展覽中見到它們，但如果想要了解史前巨獸曾經的生活，它們提供了最好的線索。↑ 創意圖片被忽視的生物在過去的三十多年裏，我們一直在北密蘇裏河河穀國家保護區進行野外考察，試圖尋找此類化石。這片保護區位於美國蒙大拿州中部，綿延240千米，美麗到令人驚歎。19世紀初，科學家正是在這裏開展了北美洲的首次恐龍發掘活動。如今我們的團隊也在這裏發現了大量化石，其中包含了許多聞所未聞的生物，它們曾與恐龍比鄰而居。這些化石記錄了在那顆毀天滅地的小行星撞擊地球的一千萬年前，這裏曾有多麽繁榮。我們一直致力於尋找一種特殊的化石組合——脊椎動物微型化石層（Vertebrate Microfossil Bonebeds，VMB）。這裏保存了數以千計的動物化石，但通常隻含有動物遺體中小而堅硬的部分，從微小寄生蟲留下的痕跡，到小魚的鱗片，再到更大一點的青蛙、龜、鳥類、哺乳動物、鱷魚和恐龍的骨骼碎片。我們不僅在野外尋找化石，還要在實驗室工作，透過顯微鏡在沉積物中辨認微小的骨塊。這些保存完好的化石幫助我們以前所未見的分辨率，還原了恐龍所處的生態係統。這些化石還揭示了一些經常被忽視的生物，它們曾在恐龍的腳邊匆忙遊動，在恐龍耳邊發出煩人的嗡嗡聲，甚至可能捕食過恐龍的幼崽，或是以成年恐龍的屍體為食。有了這些生物的加入，遠古世界顯得生機勃勃。我們兩人對研究有著截然不同的偏好。克裏斯蒂娜致力於了解有史以來最大的恐龍——那些長頸、四足、植食性的蜥腳類恐龍。從她有記憶以來，這些巨獸就無時無刻不縈繞在她心頭。克裏斯蒂娜最幸福的時光就是在陽光普照的采石場辛勤工作，一點點挖出比她還要大得多的肢骨。相較之下，雷蒙德是一位地質學家，他在岩石露頭間工作，致力於破解那些富含化石的地層的成因，以及其中關於生物生存狀態和死亡原因的信息。早在我們聯手之前，雷蒙德就一直忙於研究藏在沉積物中的微型化石，這與克裏斯蒂娜關注的領域截然不同。雷蒙德不必用盡整個野外季節來挖掘一具巨大的骨骼——他用幾個小時就能采集數千塊VMB化石。這個數字聽起來很驚人，但VMB化石大都很小，打個噴嚏就能把它們從指尖吹走。而克裏斯蒂娜一直熱衷於挖掘最大的化石，因此她剛開始研究VMB時並不太情願。但在用手持放大鏡和顯微鏡觀察過這些微小的遺骸，並發現了一群生活在巨獸（恐龍）陰影下、保存完好的骨骼後，克裏斯蒂娜開始意識到，VMB的微型化石是揭示恐龍生態係統的強大工具。經過在北密蘇裏河河穀國家保護區，或者說著名的“大河穀”的野外工作，我們目前已經能非常詳細地重建出這裏曾經的生態係統——這是一個醞釀了幾十年才得到的結果。早在1855年，26歲的探險家兼博物學家費迪南德·海登第一次前往大河穀進行地質調查。在短短幾天的時間裏，他第一次科學地采集到了北美洲的恐龍骨骼和牙齒化石。海登還收獲了許多魚、龜和鱷的骨骼和牙齒，這些化石正是來自我們現在所熟知的VMB。海登的重大發現不僅讓我們認識到史前的北美洲曾滿是成群的恐龍，也開始揭示這裏古老生態係統的樣貌。30多年來，我們和一幫本科生團隊重新踏上了海登的旅途。我們依循老派的方式，徒步或劃著獨木舟穿越荒地，冒著高溫、泥沼、蟲子和毒蛇，尋找白堊紀的動物遺骸。我們已經發現了數以萬計的恐龍，以及與恐龍伴生的動物骨骼和牙齒。我們已經了解了這些特殊的化石組合是如何形成的，這些化石對應著哪些生物，以及以恐龍聞名的白堊紀世界曾多麽包羅萬象。↑ 一顆肉食性恐龍的牙齒在靜水中大河穀的中心正是密蘇裏河，大自然的鬼斧神工在起伏的平原上鑿出“斷裂”一樣的河穀——該地區正因此而得名。在河床上方百餘米處，露著大量水平層理的岩石，這些由砂岩、泥岩和煤炭組成的岩石構成了朱迪斯河組地層。朱迪斯河組底部和頂部的海相砂岩和頁岩表明，在白堊紀，海洋從未遠離此處。當時，朱迪斯河的沉積物在內陸淺海的海岸線附近堆積。被稱為西部內陸海道的內陸淺海從北冰洋延伸到墨西哥灣，並向東穿過現在的哈德遜灣，大體將北美洲切分為三個部分。在白堊紀，海岸線距離我們現在工作的地方僅有幾千米，我們的野外發掘區域恰好處於曾經的濱海地區。那時，古老的河流從新生的落基山脈流向西部內陸海道。泥濘的洪泛平原包圍著這些白堊紀河流，地貌類似現今美國路易斯安那州的阿查法拉亞盆地或佛羅裏達大沼澤。這樣的環境為特殊化石組合的形成提供了完美的條件。溫暖、潮濕的環境提供了豐富的食物和水，可以支持多種不同的植物和動物在此生活。當這些生物在如今的大河穀區域死亡時，它們的遺體在不受擾動的湖泊和濕地中緩慢而穩定地堆積，最終被細粒泥土覆蓋。沼澤係統中的沉積物同樣有利於長期保存：這裏的化學環境並不會溶解脆弱的骨骼、牙齒和貝殼，而是促進了它們的化石化，或者說，將這些遺骸變成了石頭。地質作用也為這些生物遺骸的保存發揮了作用。這裏的構造活躍，附近不斷隆起的山脈將地殼向下擠壓，在這一帶形成了一個巨大的地質盆地。這個盆地使得朱迪斯河組的沉積物和其中留存下來的化石得以保存在地下，而不是被風化侵蝕、變成細小的顆粒匯入大海。而現在，這裏的地層再次暴露並經曆風化，又有利於我們在地層中尋找化石。盡管朱迪斯河組的部分層位也保存著巨大而美麗的恐龍骨骼，但我們的目標區域卻略有不同。在河穀深處，VMB保存了從恐龍到軟體動物等生物體的大量骨骼、牙齒以及其他細小部位，都不到2厘米大小。長期以來，學者一直在爭論VMB是如何形成的。最初的假設之一認為，VMB中保存的化石來自古代肉食性動物的消化道，而這些化石點代表了糞便的集中地。盡管化石記錄中確實存在糞化石組合，但這種解釋本身並不符合這裏的化石保存狀態和地質背景。另一種假設則認為，河流帶走了許多動物的小塊骨骼或鱗片，並沉積在同一個地方，從而形成了VMB。但我們在朱迪斯河地層收集到的地質信息和化石分布數據，也不符合這種解釋。我們與美國史密森尼學會國家自然曆史博物館恐龍館館長馬修·卡拉諾合作，耗費大量時間剖析了20多個朱迪斯河地層VMB極為精微的細節，並建立了一個全新的模型來重建這些化石點的產生過程。我們的數據顯示，VMB是在池塘和湖泊中沉積形成的。在這片穩定的水域中，動物生於此也葬於此。細粒沉積物落在它們的遺骸上，隨著時間的推移，堅硬的骨骼殘骸堆積在水底並形成了化石。在此期間，一些底棲生物在水底的沉積物中挖洞、食腐，這會擾動沉積物，使埋藏的生物骨骼（往往是從關節處）分裂開來。這也能解釋為什麽VMB中經常會發現大量脫節的骨骼碎片，以及為什麽留下的總是特別堅固耐磨的身體部位（例如牙齒、小骨頭和鱗片）。當你研究VMB時，你無法像發現一具恐龍骨架時那樣，找到相互連接的大腿骨與膝蓋骨。需要再次說明的是，VMB告訴我們的信息比一具大型骨架還要多得多，因為它們保存了整個生物群落的樣貌。↑ 大河穀的日落。朱迪斯河組地層暴露在兩側，其中含有特殊的微型化石組合。走進荒野“人行道的盡頭……就是樂趣開始的地方。”這是美國蒙大拿州威尼弗雷德鎮當地酒吧印在啤酒杯上的話。這個鎮生活著大約200人，對這個小小的草原綠洲來說，這句話可以說是相當貼切——在我們離開大道，走向土路和河流之前，威尼弗雷德鎮是文明世界的最後一站。我們要去往一個很少有人旅遊的地方，而這正是我們喜歡的。對我們來說，就像探險家海登一樣，到達大河穀最遠、最有趣的地方的最佳方式是乘船和步行。當我們離開威尼弗雷德鎮的大道，沿著蜿蜒到河邊的小路行走，熱量從山穀的岩壁上散發出來——河邊的溫度通常會比威尼弗雷德鎮高出至少五六攝氏度。這裏空氣靜謐，除了蚱蜢飛向天空時偶爾發出的振翅聲外，大河穀裏萬籟俱寂。隻有幾條路會穿過這片土地。其中一條通往斯塔福德-麥克克萊蘭渡輪碼頭，架空的電纜引導著平台渡輪穿越密蘇裏河，這裏是方圓幾千米內唯一可以過河的地方之一，也經常作為我們獨木舟的出發地。一旦旅程開始，那麽在到達下遊更遠的地方之前，見到其他人類的機會就很渺茫了。因此我們會將接下來劃行80千米所需的裝備都裝載到船上，其中包括盡可能多的水、足夠的食物、帳篷和采集用品。采集用品包括幾個約19升的空桶，主要用於收集含有化石的沉積物，並且至少有一個將在接下來的幾天裏充當我們的廁所。在這幾天的旅途中，我們唯一遇到的流水也滿是淤泥，若想洗澡，就隻能泡在黏稠及膝深的泥漿裏。這確實挺涼快，但洗完澡後往往會比洗澡前還要髒。荒地環繞著我們周圍的河流，形成了一條岩石走廊，頭頂上除了天空之外什麽都沒有。禿鷹在河岸邊的楊樹林中築巢，魚鷹在我們麵前的河中搜尋食物。海狸浮出水麵拍打尾巴發出警告，回蕩的聲音在山坡間順流而下。時不時地，我們可以在渾濁的水麵下看到鯰魚和鯉魚巨大的輪廓，偶爾也會有一隻鱉從河中央抬起它的尖頭來觀察我們。午後的寂靜中，陽光猛烈地照射下來，烘烤著我們的鋁製獨木舟和肩膀，這時我們會把腳伸到船外降降溫。我們還要驅趕蚊子和小蠓，這些小蟲子最喜歡咬耳朵、眼瞼和發際線。起風時，我們會用彈力繩將獨木舟相連，舉起一張防水布作為臨時船帆，向下遊加速行駛。到下午晚些時候，我們會在棉白楊的宜人樹蔭下找地紮營。我們在陽光下醒來，徒步進入山中，一邊躲避帶刺的絲蘭和仙人掌、提防著響尾蛇，一邊在芳香的山艾樹叢中穿行。我們偶爾會嚇到一隻在陰影中休息的大角羊，或者被另一隻沿著高處懸崖小跑的羊嚇到。當我們尋找VMB時，則要緊緊盯著地麵和附近的斜坡。在這片廣袤的土地上，要尋找如此微小的化石有如大海撈針，但仍有一些線索引導著我們。我們會格外注意特定的沉積岩——深灰色和棕色的泥岩，其中可能含有煤黑色的植物化石，這代表著曾經的沼澤環境。我們還會關注帶波紋的淺灰色砂岩，這可以指示遠古的水流方向。除此之外，我們也會尋找閃閃發光的亮點，這些亮點代表著白堊紀的池塘和湖泊中的蛤蜊和蝸牛，它們的殼會形成化石，反射出陽光，VMB經常出現在這些閃閃發光的岩層中。當有人在山坡上發現了因風化而暴露的破碎化石時，我們會追溯這些碎片的來源，手腳並用，慢慢爬上斜坡，鼻子貼著地麵、眼睛掃視著岩石露頭中出現的化石，直到找到那處化石集中的地層。我們會在一座小山上度過一整天或更長時間，使用冰鎬或小刀輕輕地從VMB的軟弱岩層中取出化石。我們會小心翼翼地將化石裝到樣本袋和小瓶中。當我們清理完表麵後，就輪到石錘、鋤頭和鏟子發揮作用了，我們會敲下一塊塊含有化石的岩層，裝入19升的空桶和巨大的樣品袋中。回到大學實驗室後，我們將含有化石的沉積物裝入我們稱為“水籃”的裝置中。這種裝置堆疊著不同網目的篩子，能篩洗出地層中的大塊物體。我們會將成塊的沉積物放入第一個篩子中，這個篩子可以留下2毫米以上的化石和岩石碎片，但較小的碎片就會直接落入下方的第二個細網篩中，這個篩子可以篩出0.5毫米大小（比針尖還小）的化石碎片。幾個小時後，大多數沉積物團塊會被分解、衝走，僅留下骨頭、牙齒、貝殼和其他化石的殘留物在篩子中。在這之後就要用到顯微鏡了。我們的學生花了數百個小時從篩出來的碎屑中尋找化石，他們會使用僅有幾根頭發粗的超細畫筆來移動化石，以便對化石分類。在放大後，VMB的世界堪稱璀璨奪目，肉眼看來隻是黑色斑點的東西在顯微鏡下則是精美的牙齒、下頜、肢骨和脊椎——朱迪斯河地層的多樣性栩栩如生地呈現在眼前。繁榮的水域這裏請容我們介紹一下會在VMB中遇到的角色。從陸地開始，首先當然是白堊紀的巨星——恐龍。恐龍一生中會不斷替換牙齒，因此這些牙齒是我們收藏中最常見，也最容易辨識的化石之一。我們從VMB中發現的牙齒曾來自全副武裝的甲龍家族，如祖魯龍；也有圓頂頭的厚頭龍類，如劍角龍。到目前為止，樣本中最豐富的恐龍牙齒多來自植食性恐龍，它們成列的牙齒會形成具有磨削功能的表麵，功能類似於哺乳動物的臼齒。通常我們隻能發現這些牙齒被磨損了的碎片，因此要鑒別特定物種可能很困難，但我們已經還原並識別出鴨嘴龍類，包括短冠龍，以及長有角和頸盾的角龍類，例如釘盾龍的牙齒。我們也發現了肉食性恐龍的蹤跡，它們是白堊紀晚期生態係統中的頂級掠食者。尖銳、帶有鋸齒邊緣的牙齒記錄了小型、長有羽毛的獸腳類傷齒龍的存在，這是霸王龍的近親。我們還發現了無牙、形似鴕鳥的獸腳類似鳥龍的爪子和脊椎。恐龍也曾以鳥類的形式統治著朱迪斯河生態係統的天空。體型小、骨骼脆弱的動物通常無法很好地保存至今，但許多早期鳥類都有牙齒，這些牙齒足夠堅固，才得以在VMB中保存。和鳥類一樣，哺乳動物也是白堊紀晚期化石記錄中一種難以尋覓蹤跡的群體。但我們知道它們曾在朱迪斯河組的湖泊和池塘中生活，因為我們偶爾會發現阿爾法齒負鼠等小毛球一樣的動物的牙齒。這些哺乳動物可能是許多水生爬行動物的獵物，這些爬行動物生活在古代的湖泊附近。大大小小的鹹水鱷和短吻鱷在開闊的水域環境和海岸線捕獵，它們的牙齒、脊椎和骨板都是最常見的VMB化石之一。其中一種不尋常的生物是鱷龍，這種長鼻子、牙齒鋒利的動物看起來有點像今天的恒河鱷（鱷龍雖然外貌像鱷魚，但屬於離龍類，與鱷魚並無直接親緣關係）。在我們的化石點，經常能發現鱷龍的脊椎和寬大的肋骨，這表明它們是朱迪斯河地層生態係統中的重要參與者。正如您所料，在這個擁有7600萬年曆史的水下世界裏，魚類非常豐富。我們曾采集到數千塊大型和小型魚類的脊椎、牙齒和鱗片。這些魚可能會在朱迪斯河組的湖泊中成群遊動，使得湖麵波光粼粼。淡水鯊魚也曾生活在這裏，磨齒鰩就是其中一員，它外表類似現生的犁頭鰩，具有扁平的菱形牙齒，非常適合咬碎小型甲殼類動物和軟體動物。凶猛的雀鱔也數量眾多。它們的鱗片記錄了朱迪斯河地層物種之間生態相互作用的迷人故事。雀鱔的身體受到連鎖鱗片裝甲的保護，其上覆蓋著一種特殊的釉質樣組織，稱為硬鱗質。當鱷魚捕食雀鱔時，其消化係統中的酸性物質會剝除魚鱗上的硬鱗質層，腐蝕魚鱗。從VMB中雀鱔鱗片的情況可以看出，鱷魚從古至今都會以這種魚類為食。這些水域也棲息著各種兩棲類。有趣的是，我們從篩子中回收的許多微小的兩棲動物的四肢骨骼和肋骨上，都發現過更微小的齒痕。這些痕跡是雀鱔、小鱷魚甚至小型獸腳類恐龍啃咬時，牙齒刮擦骨頭留下的。兩棲動物並不是這個生態係統中唯一在水下和陸地間來回移動的生物，龜類也曾在這裏的湖裏和陸地間生活。我們發現了多種龜類的骨板，上麵具有幾種鱉或鱷龜特有的紋飾。蜥蜴也曾在這裏安家，我們確定了幾種不同的蜥蜴，包括現生鬣蜥的近親長尾石龍子，還有全副武裝的食蟲蜥蜴。我們還在VMB中發現了蛋殼化石。如果沒能和軀幹化石一起發現，蛋或蛋殼碎片可能很難與特定物種聯係起來。因此，蛋化石有一個特殊的分類係統，稱為蛋分類學。我們會先描述殼的外表麵和內表麵，著重關注蛋殼的顏色和紋理，以及讓發育中的胚胎進行氣體交換的氣孔是如何分布的。然後我們會在顯微鏡下觀察蛋殼的薄片，看看它的晶體結構。此外，我們還可以研究蛋殼的化學成分，以尋找產下這些蛋的生物線索。通過這種方式，我們已經能夠確定獸腳類恐龍和鴨嘴龍類的蛋，以及各種鱷魚、海龜等會在茂密低地環境中築巢下的蛋，和其它被保存在朱迪斯河地層中的生物。見微知著每隔一段時間，當我們透過顯微鏡觀察了VMB殘留物幾個小時之後，視力已經逐漸模糊時，總會突然發現一些新東西，這些東西似乎不屬於骨頭、牙齒或其他身體部位。有時，這些神秘的物體是遺跡化石——這種化石保留了動物活動的痕跡，但不是動物軀體的一部分。這些化石有些是齒痕（就像兩棲動物骨骼上看到的)、腳印或糞便，它們都記錄了難以通過其他方法檢測到的生物行為。在我們的樣本中，有一種遺跡化石像縮小版的甜甜圈一樣，這被稱為“胃石”。它們表明，小龍蝦曾生活在白堊紀大河穀的湖泊、池塘和河流中。在現代小龍蝦中，胃石用於儲存碳酸鈣，這是其外骨骼的重要組成部分。當小龍蝦長大時，它們必須蛻掉舊的外骨骼並建造一個更大的新的外骨骼，但它們並不會徹底丟棄舊裝甲，而是將其存放在胃石中來保存珍貴的碳酸鈣，直到可以重新使用它。我們在朱迪斯河地層中發現的胃石表明，白堊紀的小龍蝦和現代小龍蝦一樣，都是減廢、回收、再利用的專家。在我們的VMB中，也許最神秘的遺跡化石是我們經常在蛤蜊殼碎片上發現的冰屋形狀的凸起。我們為這些奇特的形狀困惑了很多年，最後才意識到它們與扁蟲——一種現代寄生蟲感染蛤蜊時形成的結構相同。蛤蜊建造“冰屋”是為了自衛，試圖將入侵的寄生蟲困在礦化的小房間中。我們有充分的理由相信白堊紀的蛤蜊也會做同樣的事情來保護自己。寄生蟲的身體往往又小又軟，這些特征對化石保存來說並不是什麽好事。因此，科學家通常無法將這些具有重要生態意義的動物納入化石食物網的重建中。朱迪斯河VMB中蛤蜊殼上的“冰屋”不僅證實了該生態係統中存在扁蟲，還將已知最古老的扁蟲與蛤蜊之間的這種寄生關係從大約6000年前推到了7600萬年前。現代寄生型扁蟲具有複雜的生命周期，涉及多個宿主，蛤蜊隻是其中之一，它們的最終宿主通常是以蛤蜊為食的濱鳥。也許在白堊紀，扁蟲曾在蛤蜊和恐龍之間建立了生態連接。朱迪斯河組VMB中不起眼的化石讓我們對這個生機勃勃的恐龍世界有了驚人的了解，其詳細程度遠超我們的想象。然而我們知道，還有更多東西等待著研究。像蛤蜊殼上的“冰屋”這樣的發現再次證實了海登在1855年穿越大河穀的開拓之旅中得出的結論——即使再小的化石，也能揭示古代生態係統超乎想象的細節。（本文譯者：廖俊棋，係中國科學院古脊椎動物與古人類研究所博士，目前為中國台灣自然科學博物館博士後）來源：光明日報作者：克裏斯蒂娜·A.柯裏·羅傑斯雷蒙德·R.羅傑斯編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-18
5塊牛骨揭開進化之謎

陳寧博指出，該研究也為探究犛牛的馴化和黃牛的高原適應性提供了遺傳學證據。↑ 邦嘎遺址考古現場。受訪者供圖在世界“第三極”青藏高原，犛牛被人們譽為“高原之舟”，家犛牛、黃牛及其雜交後代——犏牛對人類定居高海拔極端環境意義重大。它們不僅是高原農業犁耕和運輸的主力，而且全身是寶：牛肉和酥油、酸奶等牛乳製品是重要的食物資源，犛牛毛編織的帳篷能抵禦風雪酷寒，牛糞更是每家必不可少的主要燃料。近日，四川大學考古科學中心和西北農林科技大學的科研團隊，聯合多家單位共同完成的關於青藏高原史前犛牛馴化與黃牛利用的論文，發表於《科學進展》。該研究整合傳統動物考古學鑒定方法及古DNA測序技術，分析了西藏自治區山南市瓊結縣邦嘎遺址出土的牛類骨骼。結果顯示，在2500年前，青藏高原牧民已經開始廣泛飼養犛牛、黃牛及犏牛。4年發掘篩選邦嘎遺址海拔3750米，早期遺存距今2000至3000年，是西藏為數不多的經係統考古發掘的高海拔史前遺址。自2015年起，四川大學考古科學中心教授呂紅亮團隊聯合西藏自治區文物保護研究所、山南市博物館，在邦嘎連續開展了4年的考古發掘。陶片、石製品、動物骨骼標本、植物種子等上萬件出土遺存的整理和分析工作，均由四川大學考古科學中心主導完成。該中心從事博士後研究的張正為介紹，在遺址發掘過程中，除了通常采用的手撿之外，研究人員還廣泛采用精細化的篩選和浮選的方式收集樣本。篩網孔徑的大小會根據出土遺物的情況而定，主要使用的篩網孔徑大小為6毫米×6毫米。為了全麵收集植物種子等肉眼不易識別的樣本，研究人員會采用浮選的方式。“在填土中加入水，碳化後的種子質量較輕，會浮上來。”張正為說。對於一些保存情況較好或埋藏方式比較特殊的標本，研究人員在現場利用全站儀及RTK等設備記錄它們的三維坐標，以便後期準確複原其在遺址中的出土位置。篩選完成後，研究人員將出土物品分類。張正為主要負責動物骨骼的分析研究，他先將疑似部分挑出，再利用比較形態學的方法進行種類識別。最終，團隊總共收集到180多塊牛骨。“我們經過詳細的形態學分析，發現這些牛骨中可能包含黃牛和犛牛的骨骼。”他介紹，鑒別過程中要先定位，即確定骨骼屬於哪個部位，再依據不同牛種各自的骨骼特征，判別屬於哪個牛種。同時，研究人員發現，邦嘎牛的死亡年齡都大於4歲，這與近現代民族誌記載的青藏高原牧人利用及管理家養牛種的策略類似。邦嘎出土的牛骨及骨骼表麵痕跡等信息也顯示，這些牛的屠宰與食用地點都在遺址區域。遺傳學證據得出初步結論後，團隊希望利用分子生物學手段進行驗證。呂紅亮隨即聯係到國家肉牛犛牛產業技術體係崗位專家、西北農林科技大學教授雷初朝，將5塊保存較好的邦嘎遺址出土牛骨送交雷初朝實驗室，開展牛骨的古DNA分析工作。團隊通過提取樣本的古DNA，再與基因庫數據中3900年前石峁遺址出土的黃牛以及現代西藏牛進行比對，完全支持了之前形態學的鑒定結果，即邦嘎出土的黃牛遺骨屬於家養黃牛。“同時與現代家養犛牛、野犛牛基因組數據進行比較，發現邦嘎犛牛同現代家養犛牛具有很近的親緣關係，也支持邦嘎出土的犛牛遺骨為家養犛牛。”西北農林科技大學動物科技學院副教授陳寧博表示。研究人員還發現，邦嘎的黃牛與石峁遺址出土的古代黃牛、現代青藏高原黃牛的基因組有極高相似性，即有較近的親緣關係和遺傳連續性，推測史前時期青藏高原的黃牛極可能由我國西北直接傳入。而這樣的基因連續性表明了以邦嘎黃牛為代表的青藏高原史前家畜群體對高海拔極端環境的成功適應。“要是不適應的話，這種牛的數量就會大大減少，被能夠適應的其他牛種替代，基因上就會發生很大的變化。”雷初朝解釋。不僅如此，基因檢測還顯示，邦嘎黃牛擁有12.1%~19.5%的家養犛牛血統，說明至少2500年前，犛牛和黃牛就已經雜交。在青藏高原，犏牛毛更短、長得快，產奶、產肉以及役用性能均高於犛牛。“也許當時邦嘎的牧民已經知道犛牛和黃牛的雜交後代犏牛的好處，並加以推廣利用。”陳寧博指出，該研究也為探究犛牛的馴化和黃牛的高原適應性提供了遺傳學證據。曆史的切片此次研究取得的成果，離不開研究人員長期的積累。張正為在近10年間一直專攻青藏高原動物考古研究，在多地博物館、動物研究所、考古文物研究院等查閱和收集了青藏高原常見各種牛的骨骼信息。“基本上每個牛種我都掌握了十幾個樣本資料，足以支撐此次的鑒定工作。”雷初朝致力於中國地方黃牛基因組遺傳變異數據庫建設，20多年來在中國地方黃牛的起源進化領域深耕，尤其在中國地方黃牛基因組遺傳多樣性方麵進行了係統研究。“這次研究將兩個團隊的工作進行了很好的結合。”呂紅亮認為，其開創了青藏高原高海拔地區史前考古動物遺存的考古學和古DNA深度融合研究，“這次我們能夠更加深入地了解、印證和追溯”。雷初朝表達了類似的觀點。“以前我們可能隻拉出了曆史的一段線，經過積累，我們掌握了現代牛的資料，逐步找到了一些古代牛的信息，這條線越拉越長，起源和進化的過程越發清楚。”未來仍有無數個待解之謎。“諸如邦嘎遺址中的牛有哪些用途、如何被馴養這一類問題，我們目前還沒法解答。”張正為表示，在討論下一步問題之前，還要對目標遺址進行更為嚴格且細致的動物考古形態篩查。他一直在建立區域性的動物骨骼形態標準，提高鑒定準確度。“我們現在隻看到了一段曆史的切片。”呂紅亮說，目前隻能說明在2500年前，青藏高原已經有馴化的犛牛，以及犛牛和黃牛的雜交種。“這個時間點肯定能再往前推，至於最早是何時還得繼續尋找。”相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adi6857來源：《中國科學報》 (2024-04-10 第3版領域)作者：楊晨、嚴濤編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-12
追尋5億年前的人類遠祖（開卷知新）

古生物研究是大海撈針式的研究，可能幾十年才會遇到一塊好標本。無疑，偶然背後存在必然，好運氣常常青睞有準備的頭腦。↑ 鳳姣昆明魚化石及其複原圖。↑ 寒武紀早期海洋中的“第一魚”及其左鄰右舍複原圖。以上圖片均為舒德幹提供在浩瀚無垠的宇宙中，像地球這樣“好運氣”的星球少之又少：她連續40億年維持“恰到好處”的液態水圈和含氧大氣圈，並最終進化出人類。在漫長曆史中，人類一直在努力探尋自己的源頭，產生了很多神話與傳說。19世紀中晚期，達爾文的進化論改變了人類的自然觀和世界觀，在之後的150多年時間裏，學術界依據進化論繼續追蹤人類的由來。其中，狹義上人類祖先由猿到人的完整化石序列已經在非洲和亞洲初步確定並被認可。再之前呢？人類祖先的祖先是什麽樣子的？作為古生物學家，我們希望根據化石的“蛛絲馬跡”，繼續向前探源。從“同源構造”追溯生命進化過程1859年，達爾文《物種起源》的問世改變了人們對人與自然關係的認知。12年後達爾文發表了《人類的由來及性選擇》，詳細解析了人類與較低等脊椎動物的形態解剖學特征和比較胚胎發育學證據等，最終得出結論：人類與所有其他脊椎動物（如魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類等）的許多器官都存在共同的來源即“同源構造”，因而人類與低等脊椎動物具有共同的祖先。當然，彼時達爾文並不知曉，那些最基礎的同源構造是何時、由哪些早期祖先所顯現的。可喜的是，我國學者透過澄江動物群這個獨特的科學窗口，經過長期探索，找到了關鍵證據。本世紀初，生物學家依據分子遺傳學信息，由近及遠地追溯人類與地球上所有生物類群共享的各代祖先，可以確定下來的已有40代。根據DNA信息，人類與現代黑猩猩親緣關係最近，運用分子鍾技術可以計算出人類與黑猩猩在600萬年前擁有共同祖先，即第1會合點；再繼續向前尋祖，在800萬年前抵達第2會合點，即遇見倒數第2代共祖。以此類推，人類與包括七鰓鰻在內的近親物種抵達5.2億年前的第22會合點，在那裏可以遇見澄江動物群的重要發現——“第一魚”鳳姣昆明魚。最終人類與地球所有生物能夠共同追溯至40億年前的終極祖先，抵達第40會合點，那是所有生命共同的祖先——原始真細菌。這個尋祖故事聽起來很有趣，但大多缺乏真實的化石記錄。然而，在距今5.6億—5.18億年前的大約4200萬年間，發生了整個生命史上最為壯觀的生物創新事件——寒武紀大爆發，即在不到地球曆史1%的時間內誕生了90%的動物門類。大量的動物化石為追溯動物進化和人類遠祖提供了重要標本。前麵提到的鳳姣昆明魚，就生活在寒武紀大爆發巔峰時期。寒武紀大爆發後地球進入“三極生態係統”全球廣布的前寒武紀末期的埃迪卡拉生物群（約5.6億—5.4億年前）和寒武紀初期的小殼動物群（約5.4億—5.2億年前），以及時代稍後的我國雲南澄江動物群（約5.2億—5.18億年前），構成世界三大早期珍稀化石寶庫，為破解寒武紀的生命大爆發提供了關鍵證據。寒武紀大爆發構成了地球生態係統演化的分水嶺：在5.4億年之前，地球生命基本維持在二極生態係統上，也就是隻有生產者藻類和分解者細菌，幾乎見不到真正的消費者動物；而經曆寒武紀大爆發短短的幾千萬年後，便在澄江動物群時期快速產生了完整的三分動物界，從此地球便進入了三極生態係統，並一直延續至今。寒武紀大爆發的本質是動物門類創新大爆發，並非過去人們以為的“物種大爆發”。我們都知道，地球動物界包括數百萬個現存物種，可以歸屬於近40個門類。所有這些門類通常歸並為3個亞界：低等的基礎動物亞界，包括水母和珊瑚；較為高等的原口動物亞界，包括節肢動物門、軟體動物門等大多數動物門類；更高等的後口動物亞界，包括大家熟悉的棘皮動物門和脊椎動物。根據研究，在寒武紀大爆發期間，20多個主要動物門類分3批快速誕生，由量變到質變形成了3個亞界，構成了完整的“第一動物樹”框架。這就是我國學者提出並在古生物學界取得基本共識的“三幕式寒武紀爆發假說”。動物門類爆發的驅動力包括內因和外因。內因主要是基因的進化創新，尤其是同源基因串快速分步成型。每個動物門類的同源基因串中包含的基因數互不相同。在基礎動物亞界的各門類中，同源基因串的基因數目較少；在原口動物亞界的各門類中可增加到10個左右；而在後口動物亞界的各門類中可多達14個。同源基因串是控製動物胚胎發育的一串總調控基因，它決定了各個動物門類形態構造的基本特征。此外，動物界內部各種捕食等級快速形成，“大魚吃小魚，小魚吃蝦米”，越來越激烈的捕食競爭也會加快動物演化的速率。動物門類大爆發的外因主要得益於約5.2億年前的地球第二次大氧化事件，它使海洋含氧量大幅提升，滿足了大量動物生存和繁殖的需要；另外，海洋裏的磷和鈣等生命元素大量富集，也進一步加劇了動物門類爆發的強度。具有裏程碑意義的“逮住第一魚”早在達爾文創立進化論半個世紀前，進化論早期奠基者拉馬克就提出，動物可劃分為脊椎動物和無脊椎動物兩個超級大家族，而且最低等脊椎動物是由無脊椎動物逐步進化而來。200多年來，科學家一直在苦苦探尋這個進化過程的真實證據。在澄江動物群化石寶庫中，科學家獲得了可靠的進化證據：古蟲動物門首創了原始鰓裂，開啟了通向棘皮動物、半索動物、雲南蟲和脊索動物四大“具鰓裂門類”的呼吸係統革命；緊接著低等脊索動物華夏鰻和長江海鞘，首創了原始脊索及相關肌肉節，從而啟動了運動係統革命；最後，“第一魚”海口魚和鳳姣昆明魚的頭腦眼、脊椎骨和心髒構造顯示，它們實現了神經係統和循環係統革命，成功完成了新陳代謝大升級。上述幾次關鍵器官創造為5億年後的人類軀體構型奠定了堅實基礎。特別是“第一魚”的發現，解決了學術界長期懸而未決的兩大難題：一是宣告地球“第一動物樹”在寒武紀大爆發高潮時已然誕生；二是實證解決了脊椎動物的分步起源問題，並認識到了首創頭腦眼和脊椎骨的人類始祖真實樣貌。寒武紀大爆發之後，到人類誕生，中間又經曆了5次器官改造或改良：第一次，鰓裂的改造，使無頜類演進到有頜類，從而可以主動取食；第二次，從偶鰭遊泳平衡到四足登陸行走；第三次，從無羊膜卵到有羊膜卵；第四次，從卵生到胎生、哺乳，長出毛發；第五次，從四條腿到兩條腿，從哺乳動物腦到人腦。5次器官改造是從低等脊椎動物進化到人的主要階段，但顯然，從0到1、從無到有的根本性進化，則體現在從無頭無脊椎到有頭有脊椎的飛躍。因此，“第一魚”的發現具有重大裏程碑意義。“第一魚”成為年度“國家自然科學獎一等獎”的重要成果，發現“第一魚”及其相關類群的論文多次在《自然》《科學》等國際頂尖學術刊物發表，《自然》雜誌以“逮住第一魚”為題對發現給予高度肯定。當前，海口魚、鳳姣昆明魚等“第一魚”相關材料已廣泛入選各國教科書、百科全書和博物館。古生物研究是大海撈針式的研究，可能幾十年才會遇到一塊好標本。無疑，偶然背後存在必然，好運氣常常青睞有準備的頭腦。當前，我國古生物研究處於國際第一方陣，這得益於我們擁有澄江動物群、熱河生物群、藍田生物群、甕安生物群及三峽的埃迪卡拉生物群、誌留紀脊椎動物群等多個得天獨厚的化石庫，同時更因為我們擁有一支高素質的古生物學研究人才隊伍。古生物學是關於生命曆史的科學，與曆史學性質相似。我們學習曆史，因為它有助於人類獲取在社會上立足和發展的經驗；同樣的，我們應該學習和了解古生物學，因為它能幫助人類在與大自然協同演化中不斷取得發展。來源：人民日報作者：舒德幹（中國科學院院士、西北大學教授）編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-12
沂水跋山遺址群：解碼10萬年前古人類的生活圖景

跋山遺址群的發現和不斷擴充，完整構建起山東地區舊石器文化發展時空框架，進一步拓展了山東史前遺存的分布範圍。山東沂水跋山遺址群成功入選2023年度全國十大考古新發現。跋山遺址群是對以山東省沂水縣跋山遺址為中心的80餘處舊石器時代遺存的總稱。其發現和研究已初步構建起沂河上遊區域距今10萬年至1萬年的考古文化序列。跋山遺址群是一座“貨真價實”的史前文化“富礦”，堆積近8米的殘存剖麵，共劃分出14個文化層。山東省文物考古研究院研究館員李罡介紹，連續的文化層位意味著完整的文化序列，數量繁多的“文化標本”則蘊藏著古人類的“生存密碼”。如此完整連續的地層剖麵，在山東及周邊地區非常罕見。據李罡介紹，發現跋山遺址群是一個偶然事件。2020年7月，沂水縣沂河幹流上的跋山水庫開閘泄洪，一根象牙意外從沂河岸邊被衝刷出來，揭開了跋山遺址群的序幕。經過連續3個年度的發掘工作，跋山遺址發掘麵積225平方米出土，采集文化遺物4萬餘件。包括石製品3萬件、動物骨骼1萬餘件以及少量竹、木質等有機物標本。其中頗具代表性的“象牙鏟”，被李罡認為是一件稀世的“寶物”。測年結果顯示，“象牙質鏟形器”的年代，不晚於距今9.9萬年。在成為古人類的器具之前，這根門齒屬於一頭成年古菱齒象，這種體重可達10-15噸的史前巨獸，生活在距今1萬至20萬年的晚期更新世，是有史以來最大的大象種類。跋山遺址出土的部分動物化石首次揭示出10萬年前古人類對巨型動物資源的充分利用。生動再現古人類應對黃淮海之間晚更新世環境變遷的適應策略與曆史場景。從舊石器技術的發展過程來看，可分為4期。前3期以石核—石片技術的發展為標誌，第4期則以船形細石核為代表的技術特點。技術傳統承前啟後，發生了明顯的提升，進而開啟海岱地區新石器時代文明化進程。跋山遺址群的發現和不斷擴充，完整構建起山東地區舊石器文化發展時空框架，進一步拓展了山東史前遺存的分布範圍，是東北亞地區舊石器時代中晚期階段的重大考古發現，具有重要的學術價值。原標題：《如果文物會說話｜沂水跋山遺址群：解碼10萬年前古人類的生活圖景》來源：新華網作者：耿曉涵編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-12
它的“守護”有“億”點點長

“黔龍”代表著在貴州被發現，簡單來說就是恐龍和恐龍蛋都以化石形式保存下來，並在同一區域被同時發現。1999年貴州省博物館王新金、蔡回陽等人在貴州安順市平壩區早侏羅世（約1.9億年前）特異埋的恐龍化石群中發現了一些獨特的化石。2023年雲南大學徐星教授、中國地質大學（武漢）韓鳳祿副教授及貴州省博物館王新金等人組成的研究團隊，為這種新的蜥腳型類恐龍起了一個非常溫暖的名字——“守護黔龍”。“黔龍”代表著在貴州被發現，“守護”則因為這是目前世界上最早的龍蛋共存恐龍化石群，簡單來說就是恐龍和恐龍蛋都以化石形式保存下來，並在同一區域被同時發現。這一化石群的形態特征能夠為人類了解恐龍的習性提供重要證明支撐。“守護黔龍”化石在被發現時，身旁有一窩完整的恐龍蛋化石，成體化石趴在蛋窩旁，呈守護姿態。可以想象在1.9億年前的某一天，一場突如其來的變故讓這隻恐龍來到生命最後一秒。它蜷縮著身子盡力保護身旁的一窩恐龍蛋，這一幕被歲月定格。溫情又悲壯。“守護黔龍”因此得名。這份愛穿越時光，這份守護跨越億年。原標題：《AIGC繪現場｜它的“守護”有“億”點點長》來源：新華網作者：劉續、楊欣編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-11
1.6萬年前，古人類就已能製作裝飾品

這種難得的更新世末至全新世的地層剖麵與文化序列，為探討人類社會的複雜化進程提供了科學可靠的地層和文化依據。如今博物館已越來越受到年輕人的追捧，而位於張家口市陽原縣的泥河灣博物館，一到節假日更是成為“打卡”熱地，吸引不少遊客參觀。泥河灣遺址群規模龐大，擁有世界上稀有的第四紀標準地層，完整記錄了人類從舊石器時代向新石器時代發展演變的全過程。豐富的文化地層、驚豔的出土文物，使其成為我國乃至世界獨具特色的舊石器考古研究基地。今天，本報記者繼續帶您走進張家口市陽原縣泥河灣遺址群，探秘遠古人類的“美”好生活。↑ 於家溝遺址地貌——探訪——遺址出土的蚌殼飾品直徑隻有1厘米近日，記者跟隨泥河灣遺址群保護區文物與環境保護局負責人孫永春，到張家口市陽原縣泥河灣博物館打卡。泥河灣博物館全景展現了200萬年前至1萬年前泥河灣古人類的全部進化過程，還有著人類文明進化過程中的點滴。在博物館記者看到了這樣一個場景，人們穿著用樹葉做的衣服，而且還佩戴了裝飾品。↑ 舊石器時代晚期模擬複原圖孫永春向記者介紹，這個場景複原的是舊石器晚期人類生活，場景中的裝飾品就出土在於家溝遺址。1965年於家溝遺址被發現，這是一處年代跨度約為距今1.6萬年到5000年前的古人類活動遺跡。專家在挖掘期間，遺址中裝飾品就屢有發現，其中就包括穿孔貝殼、鴕鳥蛋皮製成的扁珠、鳥管狀骨製成的管珠及鑽孔石珠等。其中有一件近似圓形的飾品，樣子十分精美。孫永春介紹，這件蚌飾品是用蚌殼製作而成，直徑隻有1厘米。它的周緣被切割成齒輪狀，中央有一穿孔，四周點綴了19個未穿透的小碓窩，顯示出了當時高超的工藝水平。“人們穿上了衣服，戴上了飾品，說明了他們在當時已經開始了對“美好生活”的追求。”孫永春說，由於在這個時期的細石器工藝技術已經長足發展，古人類便將這項技術用於裝飾品製造上。↑ 蚌飾品——揭秘——出土遺物反映了當時磨製技術的發展遠古人類也愛美嗎？也創作藝術作品嗎？他們已經有了對美的向往了嗎？“可以說，我們人類的愛美之心古已有之。”孫永春介紹，此前在馬鞍山遺址就曾發現了多層古人類活動麵，出土了豐富的石製品、動物碎骨，文化層內與石製品伴出的還有磨製骨錐、鑽孔骨（石）環飾品、赤鐵礦團塊等遺物，並首次發現了裝飾品，反映出當時發展的磨製技術和強烈的審美意識。自從人類學會了用火，使得製陶業也有了雛形。孫永春介紹，在舊石器時代晚期，桑幹河畔的古人類開始製作一種器物，就是距今一萬年以上的陶。於家溝遺址出土了數件原始夾砂陶片，質地粗糙，陶胎較厚，其中最大的一件為黃褐陶平底器的下部殘片。這些陶器是目前中國華北地區最古老的製陶證據，打破了1萬年前北方沒有製陶業的說法。該遺址評為1998年度全國十大考古新發現之一。↑ 原始陶片除此之外，馬鞍山遺址還有保存較好的用火遺跡30餘處，發掘揭露出不同製作階段、類型多樣的石製品成片集中分布的現象，發現較厚的灰堆、數量較多的火塘、規整的灶坑以及比較多有人工痕跡的碎骨，說明當時人類曾在這一區域內進行過長時間的製作石器、圍火取暖、切骨刮肉、敲骨吸髓等生產、生活活動，是一個長時間活動的場所，而非臨時活動地點。——文物——於家溝遺址出土的蚌殼飾品工藝高超於家溝遺址以發達的細石器工業製品為主體，細石葉石核屬成熟的楔形石核工藝。石製品的原料以火山角礫岩為主，燧石次之，還有少量的角岩、瑪瑙、石英岩、凝灰岩、泥岩、矽質岩等。軟錘剝片技術較普遍，石器毛坯多為石片和細石葉，以單麵正向加工為主，多采用軟錘錘擊和壓製修理，加工技術嫻熟。↑ 於家溝遺址出土的楔形石核於家溝遺址中裝飾品屢有發現，類型有穿孔貝殼、鴕鳥蛋皮製成的扁珠、用鳥的管狀骨製成的管珠及鑽孔石珠等。裝飾品美觀別致，加工方式主要有切割、磨、鑽等。↑ 於家溝遺址中發現的裝飾品馬鞍山遺址發現一座灶，保存較好，為原地挖坑而成，平麵近橢圓形，圜底，南北長84厘米，東西67厘米，深15～18厘米。灶壁及底較硬，已被燒烤為紅黑色。灶內堆積下部為灰燼，上部為炭屑、紅燒土和土的混合堆積。在用火遺跡的外側發現多處石製品密集區，周圍還散布有較多與人類餐食活動相關的保存有砸、砍、刮、燒等痕跡的殘骨。↑ 馬鞍山遺址中的火灶——聲音——遺址發現對探索農業起源有重要意義考古學家在泥河灣盆地的持續科研探索，讓我們對遠古人類的物質生活與精神生活有了更多的了解。河北省文物考古研究院王法崗告訴記者，於家溝遺址處於末次盛冰期向冰後期逐漸轉暖的大環境背景下，氣候及環境的劇變對史前居民的生態適應有著深遠的影響。王法崗表示，於家溝遺址是中國華北典型的舊石器向新石器時代過渡階段遺存，這種難得的更新世末至全新世的地層剖麵與文化序列，為探討人類社會的複雜化進程提供了科學可靠的地層和文化依據，在舊-新石器時代的過渡、農業起源、製陶業起源等重大學術課題的研究上具有重要科學價值。它也是對人類從舊石器早、中、晚時期一路走來，生產技術水平不斷提高，征服自然能力不斷增強的一個全景式過程展示。標題：《探秘東方人類的文明·泥河灣④丨1.6萬年前，古人類就已能製作裝飾品》來源：河青新聞網作者：韓會欣、姚瑤、呂承林編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-11
相愛相生億萬年木蘭科植物和甲蟲的故事

時光的車輪已走過了一億多年，木蘭科植物以自身繁衍生息為目的，和甲蟲書寫了一段特殊的跨物種的愛情故事。“木末芙蓉花，山中發紅萼。澗戶寂無人，紛紛開且落。”這是唐代詩人王維借花抒發對美好自然事物的喜愛，以及對花開花落自然輪回的感慨。詩中所說的“芙蓉花”是指“辛夷花”，又叫“木筆花”，即“紫玉蘭”，屬於木蘭科植物。木蘭科植物的花簡單漂亮，開花時芳香四溢，令人著迷，常用於作行道樹和庭院植物。我們常見的二喬玉蘭、荷花玉蘭、厚樸、鵝掌楸、黃蘭含笑等都是木蘭科植物。木蘭科植物不僅為今天的自然界增添了一抹亮色，在億萬年的時光中它也和很多昆蟲上演了相愛相生、互利共贏的故事。今天，我們仍能見到這些古老而又脆弱的木蘭科植物，不得不感謝它們在生物進化中的強大能力。據《中國植物誌》記載，木蘭科現存有18個屬，約335個種，中國有14個屬，大約165個種。該科被認為是較古老的一類植物，保留了很多原始的特征，如雄蕊等器官螺旋狀排列、花萼和花瓣沒有明顯分化，雄蕊數量多等。作為最高級的植物——被子植物中的一個大家族，它們在遙遠的恐龍時代就已經吐露芬芳，繁衍生息。分子生物學和化石證據表明，木蘭科可能在約1億年前就已經出現在地球上。它們見證了一次次滄海桑田和劇烈的氣候變化，包括始新世末期的全球急速變冷事件。有一些木蘭科植物滅絕了，僅存化石昭示它們曾經存在過，其他的雖然熬過了幾次大型滅絕事件，可是它們的生存現狀卻不容樂觀。2007年，世界自然保護聯盟（IUCN）對全球木蘭科植物的瀕危狀況進行了評估，在評估的木蘭科植物中，74%的物種正麵臨著滅絕風險。↑ 圖片紫玉蘭（Magnolialiliflora）有人說雌雄分化是生物進化中不小心選擇的“昏招”。因為雌雄分化，生物開始為“找對象”而瘋狂“內卷”。動物靠自己接觸異性談戀愛，而被子植物靠花朵和花粉來相親。一株植物或許一輩子也沒“見過”自己的對象。它們依靠傳粉者寄送“情書”。通過傳粉者在雌雄蕊之間來回活動，一株植物或接受其他植物的花粉，或傳遞出自己的花粉。花粉落到柱頭上，結出種子延續血脈。↑ 毛葉天女花（上）和樂昌含笑（下）“采得百花成蜜後，為誰辛苦為誰甜？”這是唐代詩人羅隱對蜜蜂這種傳粉昆蟲的讚美。如果沒有這些忙忙碌碌的昆蟲，大部分花朵隻會白白地開放又凋謝，無法結出果實。然而傳粉的“工具蟲”可不止是蜜蜂。自然界有四大公認的傳粉昆蟲包括鞘翅目（統稱為甲蟲）、雙翅目（如蒼蠅、蚊子）、鱗翅目（如蝴蝶、蛾子）、膜翅目（如蜜蜂、熊蜂、螞蟻）等。還有一些植物是靠風、水流等自然力進行傳粉，也有特別“奇葩”的植物會自己傳粉，它們將自己的雄蕊彎曲一下，主動把花粉撒到自己的柱頭上。雖然植物“談婚論嫁”的方式多樣，但是“植物婚戀市場”的主要媒人還是動物，全世界87.5%的植物依靠動物傳粉，這其中又以昆蟲占主導。自從植物同昆蟲搭上線後，傳粉行為變得越來越多樣，植物的婚戀市場也越來越“內卷”。植物開始快速分化，主要靠蟲子傳粉的被子植物取代了主要靠風傳粉的裸子植物，占據了綠色世界的主導地位。木蘭科植物就是從那時開啟了與昆蟲持續億萬年相愛相生的佳話。甲蟲——最早傳粉的昆蟲甲蟲可能是現存最古老的傳粉昆蟲，在和被子植物“接上頭”之前，甲蟲就已經開始傳粉生涯了。2018年，网信彩票的科學家發現了距今1億年白堊紀中期的琥珀化石中有甲蟲取食蘇鐵花粉的跡象。隨後，他們又發現了攜帶花粉的原始甲蟲以及肚子裏裝著花粉的二疊齧蟲（Permopsocida，已滅絕）。至今，甲蟲仍然在給蘇鐵傳粉。↑ 授粉的甲蟲甲蟲主要的傳粉對象包括早期分化的被子植物類群（如木蘭科、睡蓮科）、基部單子葉植物（如天南星科、大花草科）、少量真雙子葉植物（如蓮科等）。這些植物的花有大致相似的特征，如雌雄同花、單花、花比較大、花被多且形成一圈包圍著中央的腔室。這些植物往往將寶押在傳粉成功率上，想盡辦法提高自己的“口碑”，讓甲蟲“賓至如歸”，下次還來。這樣雖然開不了太多花，至少能保證大部分花能成功授粉。木蘭科、蓮科、天南星科的每朵花裏都有很多胚珠，成功受精之後，每朵花都能結出很多種子。大部分木蘭科植物的主要傳粉昆蟲是體型較小的甲蟲，其中最常見的是露尾甲科和金龜子科。比如說西疇含笑的主要傳粉昆蟲是葉甲；華蓋木的主要傳粉昆蟲是毛金龜科和象甲科；武當玉蘭的主要傳粉昆蟲是一種露尾甲；毛果木蓮的主要傳粉昆蟲是象鼻蟲和麗金龜；卵葉木蘭的主要傳粉昆蟲是一種金龜子。為了吸引授粉“使者”，植物界也內卷一些木蘭科植物在長期的演化中還練就了一些特殊的本事，為了吸引授粉者，提高授粉率甚至“不擇手段”。↑ 紫花含笑華蓋木有二次開花的現象。第一次開放時，雌蕊成熟，雄蕊還未散粉，昆蟲被甜甜的花香吸引過來。一個小時後，花開始閉合，把昆蟲困在花裏。第二天，華蓋木的花再次開放，此時雄蕊散粉，而雌蕊柱頭活力快速下降。被困花中一晚上的昆蟲攜帶一身花粉被放出去，運氣好的話，它們又會投入下一朵華蓋木的花中，將身上的花粉蹭到另一朵花的柱頭上完成授粉。第二次開花之後，花不再閉合。第三天或第四天花朵凋謝。當然二次開花不是華蓋木的“專利”，大部分木蘭科植物都有這一特征，隻不過是開放和閉合的時間點和時長稍有差異。↑ 雲南擬單性木蘭攝影/孫衛邦除了二次開花外，木蘭科還有吸引甲蟲的絕活。相比植物界傳統做法，比如長得漂亮（符合傳粉者的視覺喜好）、多給點報酬（比如多給點蜜，或者蜜裏多摻點糖）、撒點“香水”（有時候是臭味，為了滿足某些傳粉者的特殊喜好），一些木蘭科提供“暖氣房聊天室”服務。木蘭科植物開花的時候尚值早春，天氣還較涼，這樣一個比環境溫度高出不少的“暖房”對甲蟲而言是個不小的誘惑，而且溫度高有利於花朵氣味的擴散，還有利於花粉在柱頭上萌發。↑ 長蕊木蘭（上）和壯麗含笑（下）木蘭科植物產熱的時間也和二次開花的時間吻合。第一次開花（雌蕊柱頭有活性）的時候是第一次產熱高峰，而第二次開花（雄蕊散粉）的時候是第二次產熱高峰，開花時花的溫度可以比環境溫度高出1℃~6℃。雖然花內比外部溫度高，但是其溫度還是隨環境溫度變化而變化，這被稱為“假生熱調控類型”。還有些開花產熱的植物通過主動放熱，使花部器官維持較恒定的高溫，不隨環境溫度變化而變化，稱為“生熱調控類型”。植物開花產熱的機製，一般同抗氰呼吸過程大量釋放熱量有關，其調控過程同線粒體膜蛋白有一定關係，但是不同開花產熱植物生熱調控機製的細節不同。木蘭科植物的產熱過程可能也是受線粒體膜蛋白（如交替氧化酶AOX和解偶聯蛋白UCP等）調控，目前雖然找到了一些可能的調控基因，但其調控機製尚未完全解決。時光的車輪已走過了一億多年，木蘭科植物以自身繁衍生息為目的，和甲蟲書寫了一段特殊的跨物種的愛情故事。目前木蘭科的很多種類處於瀕危狀態，大約有三分之一種類的甲蟲也麵臨滅絕的危險。在這個急速變化的時代，木蘭與昆蟲相愛相生的故事還能繼續嗎？有一首歌曲叫《愛你一萬年》，但是木蘭和甲蟲相愛的時間超過了一萬個一萬年，同時它們在維持自然生態平衡中發揮了重要作用。希望這樣的“愛情”還能夠擁有、能夠繼續，直到地老天荒。來源：地球雜誌作者：陶麗丹編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-09
專家暢談中國古人類最新研究成果古人類的遷徙能力其實相當好

今年是北京猿人頭蓋骨發現95周年，發現“北京人”之前，人們以為除了非洲，其他地區不可能有直立人。今年是北京猿人頭蓋骨發現95周年，也是北京猿人頭蓋骨發現者裴文中先生120周年誕辰。↑ 李法軍展示“北京人”頭蓋骨複原模型。95年過去，讀到裴文中親筆寫下的場景，仍然讓人感到心潮澎湃：“到十二月二日下午四點多鍾，挖掘到那個發黑圓圓的東西處，原來是個很完整的猿人頭骨。它一半在鬆土中，一半在硬土中……”“北京人”（北京猿人）的發現地位於北京西南約50千米的房山區西山，考古上稱為周口店第一地點，也叫“猿人洞”。“北京人”是中國最早發現的直立人化石。它把人類的曆史向前推進了50萬年。1936年，在這一地區又發現了3個相當完整的直立人頭骨化石。周口店成為世界級的古人類學聖地。1937年，“北京人”頭蓋骨在戰亂中消失無蹤。一同消失的還有同樣在周口店發現的“山頂洞人”化石。之後雖然在這一地區又有一些新的化石發現，但都沒有最初發現的那些完整。↑ 周口店遺址 CFP 供圖因為被寫進曆史課本，“北京人”是中國人最為熟悉的古人類。此外還有元謀人、藍田人，以及山西的丁村人，廣東的馬壩人等。他們共同構成了一般公眾對於“古人類”的基本認知體係。那麽，從“北京人”被發現以來的95年裏，在中國大地上還有哪些重要的古人類發現？“北京人”在世界古人類譜係中的意義究竟如何？此外，在嶺南，在廣東，古人類的分布與發展又是怎樣的呢？記者專訪了中山大學社會學與人類學學院教授、博士生導師李法軍。“北京人”的發現有多“威水”發現“北京人”之前，人們以為除了非洲，其他地區不可能有直立人古人類學“天團”合作的世界級發現李法軍說，其實早在“北京人”之前就已經發現了更古老的人類，比如印尼的爪哇人，當然還有比“北京人”年代稍晚的歐洲尼安德特人。可是都不足以去撼動大家對非洲起源的認識。爪哇人化石確實是非常古老，甚至可能比“北京人”還古老，可是沒有地層，是在河床上撿的，衝積下來的。所以它到底是屬於哪個堆積裏的、什麽時代的，說不清楚，隻能判斷一定是直立人階段。↑ 實驗室裏的古人骨材料但“北京人”的發現不一樣，一開始它就是一個國際性的合作框架，匯集了當時全球最頂尖的一批古人類學家、古生物學家，“它是十幾個人的團隊的合作產物，每發現一個（頭蓋骨化石）就會被及時地用當時最科學的複製手段高精度複製下來。所以到現在為止全世界用的都是複製的模型，被認為是可信的、可用於研究的”，李法軍說。而且當時對於化石的研究，像魏敦瑞等做的分析都及時記錄下來了，很大程度地彌補了真實化石丟失的缺憾。恰恰是因為有這樣的一個國際性的、可信度極高的團隊，又有了明確的科學發掘的過程和記錄，讓“北京人”的發現和發掘變得非常權威而精確。在“北京人”之前，人們一直以為除了非洲，其他地區不可能有直立人。但“北京人”確確實實地告訴大家，東亞地區在那個時代就有那麽多的人——有5個相當完整的顱骨——因此在國際上引起了轟動。於是所有的目光這一時期都轉向了周口店。發現和發掘的過程伴隨著中國學者的崛起另一方麵，“北京人”的發現和發掘也伴隨著中國學者的崛起。在周口店的發掘最早的時候是由歐美的學者來主持，漸漸地翁文灝、丁文江等中國學者開始作為重要的人員參與，到了裴文中先生、賈蘭坡先生時就完全由中國人主持了。發現了這些頭骨化石之後，當時上海等地的報紙都有超大幅的報道，“不僅僅現在的中國人引以為豪，當時的中國人就已經非常自豪了。”李法軍說。↑ 法軍的學生在實驗室裏拚合近年發現的一批古人骨材料。北京周口店一帶發現的古人類遺物數量很大，數以10萬計，內容超級豐富。除了“北京人”，還包括山頂洞人、田園洞人，等等。這說明這個地點曾經在數十萬年間都有人類生活，而且證據全部通過一層一層的堆積存留下來。隨著研究視野的擴大，在華北地區，比如桑幹河流域的泥河灣盆地等舊石器地點，有可能是“北京人”早期的居住地，或者是他們祖先的居住地。也許“北京人”就是從泥河灣遷到周口店，又開始了新的生活。“北京人”之外有很多未知等待探索“沒有一個國家像中國這樣，有連續上百萬年的化石材料、人骨材料的累積”鄖縣三號猿人有助於全麵地認知直立人階段進化的原貌李法軍說，在“北京人”之後，還有很多陸續發現的中國古人類值得關注。當中最新發現的就是鄖縣三號猿人，“它保存非常完整，在一號和二號的基礎上，在同一地點同一個地區又發現同一時期的古人類，尤其是直立人階段，有助於我們去更加深刻和全麵地認知直立人階段進化的原貌。”他說，隨著現在科研技術的提升，比如高精度掃描，特別是工業級掃描技術的應用，相信三號猿人的整體樣貌一定會被重建。未來包括“北京人”、南京的湯山人、廣東的馬壩人等，可能都會被統一地進行深入的對比和研究，讓公眾知道中國不僅有重要的周口店遺址，還有不斷出現的、新的化石證據以及還有很多未知有待於我們去探索。木欖山智人挑戰現代人的單一起源論第二個比較重要的就是木欖山智人洞，在廣西的崇左。它隻有一個下頜，但下頜上體現出了一個頦隆突的形態，有沒有頦是界定是不是現代人的重要依據，“早期智人都沒頦，你要把馬壩人下頜找到，他一定是不帶頦的或者隻有微弱的形態。”那麽為什麽這一點這麽重要？因為這塊下頜骨化石的時間是在距今11.3萬年左右，也就是長久以來單一地區起源論所堅持的現代人在非洲出現的時間，“現代人剛在非洲出現，東亞地區同時間就已經有現代人了，難道說是因為跑得很快，沒多久就過來了，顯然是不可能的。所以這是對現代人的單一起源論一個很大的挑戰。”↑ 《古人類狩獵圖》 CFP 供圖田園洞人顯示東亞古人類分支很多，是一個演化中心第三個就是田園洞人。雖然從形態上看，尚無法了解它與周口店當中其他古人類，特別是山頂洞人的關係（它倆年代相同，都是晚期智人階段，而且山頂洞人的化石也全消失了），但其存在說明當時在東亞地區古人類的分支很多，多樣性很強，是一個演化中心。而且我們也會進一步想：是不是到1萬年左右還有差別？以及現代中國人的這種南北方差異最早的源頭在哪？元謀人兩顆門齒是與現代中國人相似的鏟形門齒此外，藍田人是目前中國直立人階段化石中年代較早的，稍晚於元謀人，距今163～115萬年左右。而元謀人雖然隻有兩顆門齒被發現，但恰恰這兩顆門齒顯示了與現代中國人相似的鏟形門齒。鏟形門齒是東亞地區現代人的主體特征之一，現代有鏟形門齒的中國人高達百分之九十幾，中國目前發現的幾乎所有直立人到早期智人階段的古人類門齒也都是鏟形，而在同期的非洲、歐洲出現率極低。夏河人體現了古人類的多樣性還有夏河人，體現了古人類的多樣性，讓我們更加深入地思考是否還有我們不知道的消失的古人類。他們對於高原的適應性對我們尋找高原人群的祖源問題有直接幫助。↑ CFP 供圖“沒有一個國家像中國這樣，有連續上百萬年的化石材料、人骨材料的累積”，李法軍說。非洲、歐洲的古人類材料也很豐富，但需要多個國家“打包”到一起。中國大地上人們的交流互通不是近現代才有，可以遠溯到史前，範圍也輻射到了東南亞等地。嶺南地區古人類發現同樣豐富展現北方人群的南下過程，廣東人在史前就已經“複雜”了在嶺南地區，古人類的發現同樣豐富。“我覺得廣東應該跟廣西一起看，它畢竟是一個大的地理單元，然後還有一條母親河在這聯係著，它這種流動性應該是相當強的”，李法軍說。廣東馬壩，廣西柳江、百色等地出現了一係列重要的遺址群他說，兩廣地區，包括廣東馬壩、廣西柳江、百色等地出現了一係列重要的遺址群。這些遺址年代不同，但是無一例外顯示出了石器加工技術的趨同性，同時在年代上也有明顯的連續性，體現出一種區域的統一性。兩廣地區眾多的史前時期的重要遺址出土了大量豐富的人骨，比如廣西桂林甑皮岩、南寧頂螄山、崇左衝塘等，廣東也有石峽、鯉魚墩、青塘、金蘭寺等重要遺址。廣州增城金蘭寺遺址展現出大汶口文化及東南沿海人群的流動廣州增城金蘭寺出土的40多具古人類遺骸很有代表性。他們大部分處在距今4500~4000年之間的這樣一個重要的時間節點，“為什麽說重要呢？因為我們在金蘭寺發現的遺骸主要都是仰身直肢葬，可也發現了兩具史前的屈肢葬。喪葬傳統是很難改變的。如果在同一個地點發現了兩種葬式，說明這裏的社會很可能受到了外來因素的影響。在距今5000年以前，今天的廣東、廣西、福建、台灣、海南等地流行的都是屈肢葬，仰身直肢葬則可能和大汶口文化以及東南沿海人群的互動和流動有關。這當中也能讓我們看到北方人群的南下過程，體現出當時珠三角一帶多元的文化環境，甚至可以進一步推斷在華南，史前的人實際上是以一種比較溫和的、漸進的方式融合在一起。”但再往西，仰身直肢葬風俗的人過不去了。李法軍說：“所以後來我說這裏（珠三角西界）有一條文化的終止線，我給它起個名，叫‘華南線’。我提出了‘華南線假說’，它是一個動態的線，從東南沿海和東南地區內陸兩個方向逐漸往下推，推到珠三角停了。可是在這地方具體是怎麽融合的？過去我們回答不了，現在金蘭寺可以幫助我們來解決了。”英德的青塘人、廣州的南沙人等，讓我們更加清晰地構建嶺南古人類的譜係還有英德的青塘人、廣州的南沙人等，慢慢可能會讓我們更加清晰地構建起從大概距今1.3萬年到3000年的一個嶺南古人類的譜係。3000年以後看哪兒呢？看廣西的岩洞葬，那是東周的，有大批的人實際上是跟現在的當地人，也就是曆史上的百越等一些人群的後代，能夠直接地進行對應，同時又不斷有外來人口的介入。“所以我們說什麽時候廣東人變得複雜了，在史前就已經複雜了，並不是現在的事，隻不過它的融合程度和強度不同而已。我們都說近幾十年，廣東一下子外來人口增多了，可是我們看到考古證據裏邊，難道在秦漢之際不多嗎？（秦軍來嶺南）那麽多人都來了。”李法軍說。陸賈來南越的時候，趙佗款待他的就是蜀地的蒟醬，還對陸賈說那邊道路很暢通。其實在東周甚至史前就是如此了，“古人類的遷徙能力其實是相當好的。”“北京人”引發的爭議對於一般公眾來說，“北京人”是今天中國人的祖先，似乎是一個常識。但李法軍告訴記者，“對於中國古人類的整個宏觀進化和微觀演化，以及它在世界人類進化史上的地位，其實爭議還是非常大”。李法軍說：“它體現在從直立人以來，東方，特別是中國的直立人是否有一個連續的進化的曆史。引發出來的就是東亞地區的現代人的起源問題。”非洲的早期直立人進入東亞以後的結局是什麽出現爭議按照目前比較通行的劃分方法，被確認的最早的人科成員是南方古猿，出現於約450萬年前。大約200萬年前，一部分直立人開始出現。到距今31.5萬年左右，目前發現的最早智人也在北非誕生了。李法軍說，在直立人是從非洲起源這一點上，單一地區起源論和多地區起源論雙方並沒有什麽爭議，因為有幾次比較確鑿的人類走出非洲的證據。但非洲的早期直立人在進入東亞以後，他們的結局是什麽，就出現爭議了。持單一地區起源論的人認為，那個時候來的直立人後代進入到全球範圍內晚期智人階段的時候，被在非洲出現、遷到東亞的一些晚期智人給滅絕了。也就是東亞地區現代人都是由距今20萬年左右的、從非洲走出的晚期智人逐漸擴散以後形成的結果，跟東亞地區的直立人，包括“北京人”或其後代，也就是東亞地區出現的早期智人沒關係。東亞地區古人類的情況，是不是跟在非洲和歐洲見到的情況不一樣？但包括吳新智先生在內的一批老一輩的古人類學家，以及一批中生代和年輕一代的學者，依然確信是那些從非洲走出的早期直立人進入到東亞，逐漸散布開來。李法軍就堅持這樣的觀點。吳新智先生還總結出了16條一直在現代東亞人，在中國人身上還體現出來的特征。對此，李法軍用化石證據來說明：“從‘北京人’那個時候開始，比如說鏟形門齒以及顴骨緣結節、顴骨扭轉等特征一直在直立人身上高頻出現，在東亞地區的人身上也高頻出現，更不要說現代中國人了。這種連續性的特征一定不是外來基因介入的結果，而是有一個連續進化、微觀演化的累積造成的。”“我覺得雖然我們不能完全確認說單一地區起源說，或者多地區起源說哪個更具合理性，但從現在的證據鏈，至少可以說，現代人的起源問題，包括東亞地區人的起源問題遠沒有我們想的那麽簡單，甚至更加複雜，超出我們原有認知”，李法軍說，這種複雜性反而增強了東亞地區古人類連續演化的可能性，不能完全否認“北京人”到當代人的連續演化的過程。特別是隨著一些新材料的發現，越來越多的包括古DNA的學者們都在思考東亞地區的情況，是不是跟在非洲和歐洲見到的情況不一樣，有自身的獨特性。就如中國科學院付巧妹研究員他們做了同樣在周口店發現的、距今約4萬年的田園洞人的DNA之後，發現他不屬於我們現在的任何一個現代人的類型，而是一種絕滅的非常獨特的類型。來源：廣州日報作者：卜鬆竹、王維宣編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-09
地球生命係統演化曆程

我們開展古生物學研究，主要目的就是要研究生物的演化過程。地球生命係統演化經曆了漫長的過程，寒武紀是其中一個重要的節點。寒武紀之前沒有太多複雜的多細胞生物，這段地質年代被稱為隱生宙，也被稱為前寒武紀。寒武紀後，地球上大規模出現了肉眼可見的、複雜的多細胞生物，這段地質年代被稱為顯生宙。顯生宙中，生物演化存在三個明顯的階段，包括寒武紀演化生物群階段、古生代演化生物群階段和現代演化生物群階段。在寒武紀演化生物群階段，地球生物都很原始，與今天的生物麵貌完全不同，比如寒武紀最有代表性的三葉蟲，這一生物群在二疊紀末生物大滅絕事件發生後幾乎滅絕。寒武紀之後到二疊紀末生物大滅絕事件發生之前的這段時間，地球生物的組成麵貌比較古老，與今天的生物麵貌不同，腕足類、頭足類、四射珊瑚類等原始類群長時間主導海洋生態係統。因此，地質古生物學家把這段時間稱為古生代，包括寒武紀、奧陶紀、誌留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀。二疊紀末生物大滅絕事件完全改變了生物的演化進程。但在完全進入當今生物麵貌之前，地球生物組成麵貌出現了一個過渡階段，這段地質時期被稱為中生代，包括三疊紀、侏羅紀和白堊紀。這個時期地球上出現了恐龍這類特殊的爬行動物，其迅速主導了海陸空各個生態空間。這個時期的陸地植被以裸子植物的極度繁盛為重要特色，因此中生代又被稱為“恐龍時代”或“裸子植物時代”。雖然，現代地球上的不少生物類群的直係祖先都可以追溯到中生代，但地球生物組成麵貌是在白堊紀末生物大滅絕事件發生之後才真正開始向今天演化的。因此，中生代之後，一直到今天的地質年代被稱為新生代。新生代的生物界以被子植物的極度繁盛和靈長類動物的迅速崛起為重要演化特色。我們開展古生物學研究，主要目的就是要研究生物的演化過程。通過探索自然，我們可以了解過去發生了什麽，並以史為鑒，為應對今天的全球變化提供科學依據。雲南省的古生物化石資源非常豐富，而且都具有很高的學術價值，能為認識生物演化的各個階段提供豐富的關鍵信息。來源：人民日報作者：馮卓、楊文明、李茂穎編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-07
用顏料在石頭上畫出來的“珍稀化石”，居然騙了古生物學家近百年

其實，在古生物學領域，偽造化石的現象並不罕見。↑ 圖片來源：pixabay1931年，意大利人瓜爾蒂耶羅·阿達米（Gualtiero Adami）在特倫蒂諾-上阿迪傑大區（Trentino-Alto Adige）巴塞爾加迪皮內（Baselga di Piné）市的一個村莊附近發現了一塊特別的化石：淡粉色的凝灰質砂岩上清楚地顯現出一隻黑色的“蜥蜴”，它體長超過20厘米，身體細長，四肢的頂端還長有明顯的五根指頭。作為一名工程師，同時也是一位博物館員工，阿達米激動地將它交給了當地博物館。同年，意大利地質學家喬治·德爾皮亞斯（Giorgio del Piaz）據此宣布，他們發現了一個全新的屬——三齒龍屬（Tridentinosaurus）。↑ 古三齒龍化石（圖片來源：Valentina Rossi）1959年，意大利地質學家和古生物學家皮耶羅·萊奧納爾迪（Piero Leonardi）指出，如此清晰的深色輪廓意味著該生物的軟組織通過碳化被保存了下來。這在古生物學界是一件了不起的發現，因為脊椎動物化石中保存下來的軟組織極為少見。這些組織能為科學家提供許多關鍵的生物學信息，例如該生物的外部顏色和內部生理結構，通過這些，科學家可以更加明確這種古生物的分類，以及與其他生物的關係。萊奧納爾迪估計，這種生物生活在烏拉爾世（Cisuralian），距今已有2.98億～2.73億年，並將它命名為古三齒龍（Tridentinosaurus antiquus）。這也是阿爾卑斯山出土的已知最古老的爬行動物化石，目前保存於意大利帕多瓦大學（University of Padua）的自然與人類博物館（Museum of Nature and Humankind）。然而，最近的一項研究表明，所謂“碳化的軟組織”可能是一個巨大的謊言，古三齒龍可能根本就不存在。分類之謎與我們常見的許多古脊椎動物化石不同的是，雖然古三齒龍化石整體的形狀清晰可見，但其中的骨骼元素卻難以辨認。它不僅缺失了頭骨，後肢股骨、脛骨和腓骨的保存狀況也十分堪憂，幾乎很難從化石表麵直接辨認出來。因此，古生物學家一直對它的分類歸屬爭論不休。最早，萊奧納爾迪將它歸到了纖肢龍目（Araeoscelidia），這是一類外觀與蜥蜴相似的已滅絕爬行動物。到了1997年，意大利古生物學家法比奧·馬爾科·達拉·韋基亞（Fabio Marco Dalla Vecchia）又將它劃分到了原龍目（Protorosauria）下，而這一判斷也僅僅是基於化石輪廓顯示的身體形態。許多科學家都認為，他們能從這塊古三齒龍化石標本中發現更多有關當時動物群多樣性的線索。然而，由於這塊化石過於珍貴，古生物學家不能使用破壞性較大的方式進行研究。因此，過去幾十年針對它的研究都沒能得出明確的結論，也沒什麽能直接解讀的結果。好在，隨著技術的不斷進步，例如能量色散X射線譜掃描電子顯微鏡（SEM-EDX）、顯微X射線衍射（μ-XRD）、顯微拉曼光譜（micro-Raman）和傅裏葉變換衰減全反射紅外光譜儀（ATR-FTIR）等設備的誕生，使得古生物學家隻需取得極少量的化石材料，就能進行分子水平的分析，而不會損壞整個化石標本。↑ 愛爾蘭科克大學的瓦倫蒂娜·羅西（Valentina Rossi），也是這項研究的第一作者（圖片來源：Zixiao Yang）於是，來自意大利帕多瓦大學、上阿迪傑自然博物館、特倫托科學博物館和愛爾蘭科克大學（University College Cork）的研究人員決定利用這些先進的技術，仔細研究這塊化石，弄清楚古三齒龍在演化上究竟應該屬於何種分類。彌天大謊實驗結果令科學家十分困惑。首先，這種有機物保存下來的印痕化石往往隻能剩下一層碳質薄膜，因此通常會非常扁平，沒有什麽高低起伏的形貌。然而，這具古三齒龍化石卻凹凸不平。研究人員認為，這種高度不規則的身體輪廓說明這些區域曾經被人為加工過，或許是研究人員在修理過程中希望暴露出更多骨骼樣本。不過，按照這塊化石目前的狀況來看，他們顯然沒能達到這一目的。不僅如此，古三齒龍的骨骼和所謂的深色“軟組織”在紫外光下發出了黃色的熒光。但是，軟組織相關的有機物通常不具備這樣的特性，例如，與古三齒龍同期的碳化植物化石樣本在紫外光下就不會發光。這類熒光物質通常存在於漆、清漆或膠水等物質中，某些人造顏料也會在紫外線下發出熒光。因此，紫外成像的結果似乎提示，古三齒龍化石表麵存在某種塗層。↑ 古三齒龍化石的紫外成像（圖片來源：原論文）不過，這尚未超出研究人員的預期。因為在過去，為了保存化石樣本，給樣本表麵塗上清漆或膠水是一種常規做法，甚至有時是必需的，因為這樣才能讓展示在博物館櫥窗中的化石樣本保持完好。因此，看到這一結果的研究人員仍抱有一絲希望：或許塗層下麵還保有完整的軟組織樣本呢？然而，分子水平的分析結果令他們大為震驚。他們本以為能在樣本中找到黑素體（melanosome）的痕跡，這是一種包含黑色素（melanin）的細胞結構，是皮膚、毛發顏色的來源。但是，他們不僅沒找到黑素體，甚至在所有實驗中都未能檢測到黑色素的存在痕跡。更奇怪的是，顯微拉曼光譜結果顯示，化石樣本中的深色顆粒物與他們在現存爬行動物皮膚中提取出的黑素體樣本完全不同，反而與他們從當地商店裏購買的一種碳基人造顏料——骨黑（Bone Black）十分相似，這是一種將動物骨頭碳化後得到的材料。作為印證，研究人員從樣本中檢測到了大量的磷灰石碎片，而磷灰石正是一種常見於骨骼的礦物質。因此，研究人員得出結論：所謂構成化石輪廓的“軟組織”不過是在岩石的表麵塗了一層骨黑與有機粘合劑混合而成的黑漆。當然，也不能說這塊化石完全是贗品，因為至少後肢的股骨、脛骨和腓骨是真實存在的，研究人員還在其中檢測到了一些菱形的小鱗片，可能是皮內成骨（osteoderm），許多爬行動物和兩棲動物中都存在這種結構。研究人員推測，前人隻是在幾塊保存狀況極差的骨頭和皮內成骨周圍進行加工，然後塗上了黑色的顏料，讓它看上去是一隻細長的蜥蜴樣動物。但是，為什麽幾十年過去了，從來都沒人懷疑過這個所謂“碳化軟組織”的說法呢？因為就在古三齒龍化石發現的同一區域的類似地層中，人們還發現了碳化的植物枝條和葉子，並且還有厚達幾米的細粒火山灰演替。古生物學家推測這些植物可能生活在二疊紀烏拉爾世的空穀期（Kungurian）晚期，距今約2.7億年，與這具“古三齒龍”處於同一時期。由於當時的技術限製，沒人能進一步分析所謂的“軟組織”，便隻能推測是一場火山爆發導致了“古三齒龍”死亡，高溫使它的皮膚碳化。↑ 皮爾當人頭骨複製品（圖片來源：Photograph by Mike Peel, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）其實，在古生物學領域，偽造化石的現象並不罕見。哪怕是最有經驗的專家，有時也很難分辨化石的真偽。例如，有人會將多個不同動物的骨骼拚接到一起，作為一個完整的化石出售；甚至還有人用塑料等人造材料替代化石中的骨骼。一個著名的化石偽造事件是皮爾當人（Piltdown Man），這個所謂前所未見的早期人類遺骸最終被證明不過是由改造過的猩猩下顎骨和牙齒與一顆完全發育但大腦較小的現代人顱骨拚湊而成的贗品。參考鏈接：https://arstechnica.com/science/2024/02/its-a-fake-mysterious-280-million-year-old-fossil-is-mostly-just-black-paint/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pala.12690https://www.eurekalert.org/news-releases/1034272https://en.wikipedia.org/wiki/Tridentinosaurushttps://en.wikipedia.org/wiki/Piltdown_Man來源：環球科學作者：黃雨佳編輯：諸鵬飛審核：盛捷

2024-04-07

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