化石

2億年前昆蟲的真實(shí)顏色

昆蟲是地球上物種數(shù)量最多的生物，展現(xiàn)了極其豐富的顏色。昆蟲顏色分為色素色（化學(xué)色）和結(jié)構(gòu)色；其中結(jié)構(gòu)色是光照射在蟲體表面的微觀結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生折射、衍射及干擾而形成的。鱗翅目昆蟲包括各種蛾類和蝴蝶，是人們最熟悉的昆蟲之一。鱗翅目翅膀上鱗片具有極其精巧的三維微觀結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)色。盡管許多動(dòng)、植物可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色，但鱗翅目昆蟲的結(jié)構(gòu)色是所有生物中最復(fù)雜、也是最豐富的。通?；荒鼙４嫔锏慕Y(jié)構(gòu)，對(duì)其顏色幾乎都是靠想象。然而，來自中、德和英三國的科學(xué)家通過對(duì)昆蟲化石中結(jié)構(gòu)色的研究，揭示了2億年前昆蟲的"真實(shí)顏色"。最近，研究者對(duì)英國、德國、哈薩克斯坦和中國的侏羅紀(jì)蛾類標(biāo)本以及白堊紀(jì)緬甸琥珀中飄翅目昆蟲進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查。發(fā)現(xiàn)飄翅目昆蟲具有單層的融合型鱗片，外形為窄葉性，其形態(tài)比已知鱗翅目鱗片所有類型都原始。而侏羅紀(jì)的蛾類標(biāo)本的翅膀鱗片在形狀、超微結(jié)構(gòu)以及排列方式上與現(xiàn)生最原始的鱗翅目（小翅蛾科）非常相似。該研究發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)的蛾類鱗片已經(jīng)演化出魚骨狀的納米級(jí)光學(xué)結(jié)構(gòu)，類似的精細(xì)結(jié)構(gòu)只見于現(xiàn)生小翅蛾科部分種類。研究者利用化石鱗片數(shù)據(jù)，重建了鱗片微結(jié)構(gòu)的三維光學(xué)模型，最終利用光學(xué)模擬軟件和大型機(jī)定量計(jì)算出化石蛾類產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色。綜合證據(jù)表明，侏羅紀(jì)早期（約1.95億年前）的蛾類與現(xiàn)生小翅蛾非常類似，它們的翅膀鱗片已經(jīng)具有較復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生銀色或金黃色的結(jié)構(gòu)色。這不僅是已知最早的昆蟲真實(shí)顏色，也是最古老的昆蟲結(jié)構(gòu)色，并將該記錄提前了至少1.3 億年。（Science Advances 4：e1700988）

已知最后的庫班豬

庫班豬是曾經(jīng)生活在舊大陸的一類體型巨大、具丘型齒的豬，主要分布于早中新世-中中新世，在非洲和歐亞大陸都有發(fā)現(xiàn)。長(zhǎng)期以來，古生物學(xué)家對(duì)庫班豬是否應(yīng)建立亞科一級(jí)的分類單元始終存在爭(zhēng)論，不同地點(diǎn)庫班豬化石的分類和演化關(guān)系也存在許多問題。最近，研究者描述了在甘肅省臨夏盆地和政縣發(fā)現(xiàn)的一具局部保存的頭骨化石，建立了庫班豬屬的一個(gè)新種——小庫班豬(Kubanochoerus parvus)，并系統(tǒng)討論了庫班豬類化石的分類和演化。根據(jù)對(duì)已知庫班豬類化石的對(duì)比，研究者認(rèn)為非洲的利比豬屬是歐亞大陸庫班豬屬的同物異名，并將歐亞大陸具額角的庫班豬材料歸入一個(gè)種——大庫班豬，認(rèn)為粗壯庫班豬和藍(lán)田庫班豬均為大庫班豬的同物異名，同時(shí)他們認(rèn)為沒有足夠的證據(jù)支持將大庫班豬進(jìn)行亞種一級(jí)的劃分。臨夏盆地的庫班豬新材料個(gè)體較小，代表了歐亞大陸庫班豬的一個(gè)單獨(dú)的支系，其產(chǎn)出層位大致相當(dāng)于虎家梁組的頂部或者柳樹組的底部，可能是目前已知最后的庫班豬化石（古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào) 2018，DOI：10.19615/j.cnki.1000-3118.180402）

最早的草食性象類

晚中新世（約1100萬年）以來，全球氣候發(fā)生了大規(guī)模持續(xù)改變，原先溫暖濕潤(rùn)氣候主導(dǎo)的森林生態(tài)系統(tǒng)日漸凋零，最終局限在熱帶的部分地區(qū)；取而代之的是以禾本科植物為主體的草原生態(tài)系統(tǒng)，它們最終占據(jù)了陸地的大部分生態(tài)空間。禾本科植物能夠在嚴(yán)酷的生存環(huán)境中脫穎而出非并是偶然事件，原因之一在于它們擁有一種秘密武器——植硅體。植硅體是植物吸收可溶性二氧化硅后沉淀于植物內(nèi)部的含水非晶態(tài)二氧化硅顆粒。雖然植硅體可以存在于各種類型的植物之中，但在禾本科植物中，植硅體的數(shù)量異常龐大，由于植硅體具有非常高的硬度，使得植食動(dòng)物在取食禾本科植物中要付出牙齒過度磨損的具大代價(jià)，植物通過這種方法可以有效地使自身保全。然而，生命的進(jìn)化是一場(chǎng)貓捉老鼠的游戲。面對(duì)禾本科植物的秘密武器，植食動(dòng)物也決非束手無策，不少植食動(dòng)物進(jìn)化出了更加有效的牙齒，以處理被植硅體武裝得日益堅(jiān)硬的草本植物。例如，我們熟悉的象類就進(jìn)化出了非凡的牙齒，它們的臼齒齒冠很高，由許多排列得非常密集的釉質(zhì)齒板構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)使得象的臼齒如同巨大而耐磨損的磨盤，可以充分有效加工堅(jiān)硬的草類。因此，象類成為了新生代晚期非常繁榮的種類。它們可以適應(yīng)各種嚴(yán)酷的環(huán)境氣候，甚至在冰河期的北方大草原上也遍布著象類的身影（猛犸象）。簡(jiǎn)單看來，事實(shí)就是如此。但實(shí)際上，到底是象類先進(jìn)化出適于吃草的牙齒，還是先選擇草作為它們的食物，則是個(gè)問題？2013年對(duì)東非地區(qū)象類化石的一項(xiàng)研究顯示，象類的牙齒進(jìn)化出現(xiàn)在的樣子大約是500萬年，然而，通過分析牙齒釉質(zhì)中碳同位素的成分，可以推斷出，大約在1000萬年左右的時(shí)候，象類可能已普遍取食草類。食草的行為居然比適于食草的牙齒要提前約500萬年。然而，1000萬年絕不是象類吃草時(shí)間的上限。在深處亞洲內(nèi)部的新疆準(zhǔn)噶爾盆地，研究者發(fā)現(xiàn)了大約1600萬年前中中新世早期的象類直系祖先，施泰因海姆嵌齒象（Gomphotheriumsteinheimense）臼齒的化石，并在其臼齒的牙結(jié)石中，發(fā)現(xiàn)了植硅體的存在，而這些植硅體，正是這些已成為化石的古代象類祖先生前進(jìn)食的植物所遺留下來的！植硅體非常堅(jiān)硬，雖然對(duì)于吃它們的動(dòng)物是嚴(yán)重的考驗(yàn)，但它們形態(tài)穩(wěn)定，容易保存。更重要的是，研究者能夠從它們的形態(tài)推斷出它們的母源植物。通過顯微觀察，研究者發(fā)現(xiàn)，施泰因海姆嵌齒象臼齒牙結(jié)石中，所有的植硅體竟然都是來自草類，沒有一個(gè)植硅體是屬于非草類的植物，因此，施泰因海姆嵌齒象已經(jīng)是一個(gè)嚴(yán)格的食草者，這一結(jié)果也與穩(wěn)定同位素的方法及牙微磨痕方法得到的結(jié)論一致。這要比它的后代進(jìn)化出適于食草的臼齒提前了1000萬年以上，甚至在這個(gè)時(shí)期，地球上是以溫暖濕潤(rùn)的森林環(huán)境為主，大規(guī)模的草原還沒有出現(xiàn)。

研究者進(jìn)一步研究了新疆準(zhǔn)噶爾盆地在中中新世的氣候環(huán)境演變，通過分析地層中的花粉數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在中中新世的新疆準(zhǔn)噶爾盆地，氣候比其它地區(qū)提前出現(xiàn)了干旱化的趨勢(shì)，可能一些小范圍的草原在這里已經(jīng)出現(xiàn)，這或許就成為施泰因海姆嵌齒象以草為食的先決條件。施泰因海姆嵌齒象并非是當(dāng)時(shí)新疆準(zhǔn)噶爾盆地的唯一象類，與之同時(shí)發(fā)現(xiàn)的還有另一種間型嵌齒象（Gomphotherium connexum），間型嵌齒象的牙結(jié)石中也發(fā)現(xiàn)了植硅體的存在，然而，這些植硅體大部分都是屬于嫩枝嫩葉等非草類植物，屬于草類植物的植硅體只占據(jù)一小部分。因此可以推斷，雖然間型嵌齒象與施泰因海姆嵌齒象共同處于一片同一片大的生態(tài)空間中，它還是保留者從它祖先那里繼承來的傳統(tǒng)，以嫩枝嫩葉為食，對(duì)于新出現(xiàn)的草原生境，至多是淺嘗輒止，未敢深入。但它們未曾知道，彼此的命運(yùn)在那一時(shí)刻起，已經(jīng)發(fā)生了重大的分野。學(xué)術(shù)界早已認(rèn)定，嵌齒象屬便是我們現(xiàn)生象類的祖先，但嵌齒象發(fā)現(xiàn)的種有近二十種，哪一種嵌齒象最終進(jìn)化出了現(xiàn)代象，學(xué)術(shù)界一直沒有定論。為了解決象類食性與其演化的深刻內(nèi)涵，研究者利用支序分析的辦法，建立了17種嵌齒象與后來現(xiàn)代象的系統(tǒng)演化關(guān)系。結(jié)果不出意料地證明，施泰因海姆嵌齒象正是嵌齒象中與現(xiàn)代象在系統(tǒng)發(fā)育上最接近的種類，正是施泰因海姆嵌齒象進(jìn)化出了現(xiàn)代仍然生活在我們世界上的幾種象類。而在它們坎坷的進(jìn)化道路上，食性的選擇可能起到了關(guān)鍵的作用。在最初的草原生態(tài)出現(xiàn)的時(shí)候，或許施泰因海姆嵌齒象便積極擴(kuò)展自身的身存空間，選擇以不太舒適的草類為食，它的臼齒形態(tài)也發(fā)生了逐步的改變，最終可以完全適應(yīng)以草為食，從而得以延續(xù)至今；而與它同時(shí)的近親，間型嵌齒象，由于停留在已經(jīng)適應(yīng)的嫩枝嫩葉的食物生態(tài)空間，不能對(duì)環(huán)境的變化做出及時(shí)的響應(yīng)，在晚中新世大范圍的干旱環(huán)境到來之時(shí)，無可奈何地走向了滅絕。可以說，食性的選擇，正是對(duì)未來命運(yùn)的終極選擇。（ScientificReports2018，8：7640）

早白堊世化石蠑螈研究新進(jìn)展

圍場(chǎng)皇家螈(Regalerpetonweichangensis)是一類產(chǎn)自河北圍場(chǎng)早白堊世的有尾兩棲類。近期研究者對(duì)新發(fā)現(xiàn)的8件化石材料進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成年的圍場(chǎng)皇家螈保存了三對(duì)外鰓、幼型的翼骨以及幼型的舌鰓器，這些特征表明皇家螈應(yīng)是一種幼態(tài)持續(xù)的蠑螈。依據(jù)形態(tài)學(xué)特征對(duì)皇家螈生態(tài)環(huán)境進(jìn)行復(fù)原：皇家螈的幼年個(gè)體中保留三對(duì)外鰓，鰓絲濃密，具有高的尾鰭，生活在水深相對(duì)較深的水域，靠鰓呼吸。向成年轉(zhuǎn)變過程中，外鰓退化，尾鰭減低，生活在水深較淺的水域，可將頭伸出水面用口腔換氣。此外，化石記錄顯示，成年圍場(chǎng)皇家螈保存了骨化的腕跗骨，表明其四肢具有較強(qiáng)支撐能力。（古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)2018,56：121-136）

烏倫古河流的犬熊科化石

犬熊科是犬形亞目中一個(gè)比較古老的科，從晚始新世出現(xiàn)，到晚中新世滅絕，沒有留下任何后裔。然而犬熊科在食肉目的演化歷史上曾經(jīng)創(chuàng)下輝煌的篇章，尤其是在早中新世和中中新世，犬熊科是陸生食肉目中最具生態(tài)意義的科，種類和數(shù)量一般都在動(dòng)物群中占優(yōu)。在歐洲和北美發(fā)現(xiàn)大量犬熊科化石的同時(shí)，中國發(fā)現(xiàn)的犬熊科化石卻屈指可數(shù)。作為連接歐洲和北美的橋梁，這種化石的稀缺只能由化石記錄的不完備性來解釋。近期，研究者詳細(xì)描述了近20年發(fā)現(xiàn)在新疆烏倫古河哈拉瑪蓋組的十幾枚犬熊科化石，其時(shí)代屬于中中新世早期。發(fā)現(xiàn)的犬熊科化石總計(jì)至少有5種，包括：烏倫古犬熊、波西米亞澤犬熊相似種、赫氏澤犬熊親近種、澤犬熊？、哲氏戈壁犬，除此之外還包括一個(gè)可能屬于犬熊科但未能鑒定的標(biāo)本。這些物種中，澤犬熊屬以及這個(gè)屬下面的這兩個(gè)種是首次在中國正式報(bào)道，哲氏戈壁犬也是在中國的首次報(bào)道。新疆發(fā)現(xiàn)的犬熊科化石雖然數(shù)目稀少，多數(shù)標(biāo)本無法精確鑒定到種，但是卻填補(bǔ)了一個(gè)長(zhǎng)久以來存在的生物地理空白，證明中新世時(shí)期犬熊科在中國與歐洲北美一樣繁盛。和同時(shí)期北美與歐洲的犬熊科化石相比，新疆發(fā)現(xiàn)的犬熊科無論在種類還是生態(tài)上都有更高的多樣性，后二者在中中新世幾乎只存留大型犬熊科成員，而在新疆哈拉瑪蓋組發(fā)現(xiàn)的種類居已知中中新世化石點(diǎn)之最，并且包括從小到大，從笨重型到奔跑型的多種生態(tài)類型，顯示這一區(qū)域可能較為適合犬熊科生存。（Historical Biology2018,DOI：10.1080/08912963.2018.1477142）

孔子鳥目屬種的有效性

孔子鳥目是已發(fā)現(xiàn)的中生代鳥類中標(biāo)本數(shù)目最多的一個(gè)類群。在追溯鳥類的早期演化過程中，孔子鳥目扮演者獨(dú)特的角色，一方面源自數(shù)目眾多且保存較完整的標(biāo)本，另一方面則與其相對(duì)原始的系統(tǒng)位置有關(guān)，例如孔子鳥目是最早發(fā)現(xiàn)的具有角質(zhì)喙和尾綜骨的中生代鳥類，因此能夠?yàn)樽匪葸@些典型的鳥類特征提供信息?？鬃峪B目的化石僅分布在中國早白堊世的熱河生物群（1.3億-1.2億年前），另有少量見于朝鮮半島時(shí)代相當(dāng)?shù)膶游?。在過去近20年的研究中，共計(jì)4個(gè)屬，10個(gè)種被先后歸入到孔子鳥目中，然而這些屬種的鑒定缺乏系統(tǒng)的討論，相互間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系也存有疑問。由于已命名的屬種的鑒定特征存疑，后繼發(fā)現(xiàn)的屬種便更難討論其是否有效，但卻都被歸入到該類群，造成孔子鳥目成為了一個(gè)分類不明的垃圾桶。近期，研究者對(duì)已發(fā)表的所有孔子鳥類屬種進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比研究，證實(shí)了其中多數(shù)屬種的鑒定特征有誤，這些特征或受保存的影響，或代表了種內(nèi)和個(gè)體發(fā)育的變化，亦或廣泛分布在孔子鳥類或基干鳥類中，而并不能成為這些屬種建屬或建種的依據(jù)。提出此前命名的孫氏孔子鳥、費(fèi)氏孔子鳥、義縣錦州鳥、張吉營(yíng)錦州鳥，建昌孔子鳥均屬于圣賢孔子鳥的同物異名；而川州孔子鳥未保存確切的鑒定特征而難以和其他孔子鳥類相區(qū)別，暫將其歸入孔子鳥科未定種。通過對(duì)所有已報(bào)道的孔子鳥目的分類厘定，研究者認(rèn)為，目前孔子鳥目共包括1科、3屬、4種，分別是圣賢孔子鳥、杜氏孔子鳥、橫道子長(zhǎng)城鳥和鄭氏始孔子鳥，并對(duì)這些屬種各自的鑒定特征進(jìn)行了修正，同時(shí)基于系統(tǒng)發(fā)育分析的結(jié)果重新定義了孔子鳥目。（古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)2018，DOI：10.19615/j.cnki.1000-3118.180530）

世界最古老的蜥蜴化石

有鱗目動(dòng)物是爬行動(dòng)物中最大的一個(gè)類別，包含1萬多種蜥蜴、蛇等，其特點(diǎn)是身體較長(zhǎng)、表面覆蓋著角質(zhì)鱗片。此前發(fā)現(xiàn)的最早有鱗目動(dòng)物化石屬于1.68億年前的侏羅紀(jì)中期，但分子遺傳學(xué)數(shù)據(jù)顯示，有鱗目動(dòng)物起源應(yīng)該比這早7000多萬年。近期的研究顯示，本世紀(jì)初在意大利北部多洛米蒂山發(fā)現(xiàn)的一只小動(dòng)物是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老的蜥蜴。新發(fā)現(xiàn)的這種蜥蜴填補(bǔ)了時(shí)間差，使形態(tài)學(xué)與分子遺傳學(xué)的結(jié)論首次達(dá)成一致。研究者還繪制了相關(guān)動(dòng)物類群的進(jìn)化樹，發(fā)現(xiàn)壁虎是現(xiàn)存蜥蜴中最古老的類群，體型較大的鬣蜥則誕生得比原先認(rèn)為的更晚。新研究認(rèn)為，所有蜥蜴和蛇的共同祖先可能誕生于2.57億年前，就在二疊紀(jì)末大滅絕事件之前不久。二疊紀(jì)末大滅絕是地質(zhì)史上最嚴(yán)重的一次生物滅絕事件，有鱗目動(dòng)物祖先如何熬過這 次 災(zāi) 難 還 不 清 楚 。（Nature 2018，557：706-709）

"寒武紀(jì)生命大爆發(fā)"？

寒武紀(jì)生命大爆發(fā)（Cambrian Explosion）被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大懸案，自達(dá)爾文以來就一直困擾著進(jìn)化論等學(xué)術(shù)界。是指在寒武紀(jì)初期的地層中在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)突然出現(xiàn)門類眾多的無脊椎動(dòng)物化石，而在早期更為古老的地層中，長(zhǎng)期以來沒有找到其明顯的祖先化石的現(xiàn)象，自達(dá)爾文以來就一直困擾著進(jìn)化論等學(xué)術(shù)界。然而，研究者對(duì)各類節(jié)肢動(dòng)物化石進(jìn)行的綜合分析結(jié)果顯示，在距今5.4億年到5億年間，節(jié)肢動(dòng)物門呈"發(fā)散式"出現(xiàn)。此外，"大爆發(fā)"不是突然事件，而是在隨后約4000萬年內(nèi)逐漸展開。該研究挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的兩種假說，一種假說認(rèn)為，節(jié)肢動(dòng)物在5.4億年前幾乎是"突然"地出現(xiàn)；另一種則認(rèn)為，6.5億到6億年前節(jié)肢動(dòng)物已開始緩慢進(jìn)化。此前有研究者認(rèn)為，前寒武紀(jì)時(shí)代沒有發(fā)現(xiàn)化石的原因是化石難以保存，但新研究認(rèn)為，前寒武紀(jì)末期與寒武紀(jì)在化石保存環(huán)境上非常相似，可能的解釋只有節(jié)肢動(dòng)物在當(dāng)時(shí)尚未進(jìn)化出來。（PNAS 2018，doi/10.1073/pnas.1719962115）