緬甸琥珀中的遠(yuǎn)古瞬間

邵峰

緬甸的琥珀開(kāi)采已有兩千多年的歷史，主要產(chǎn)區(qū)位于緬甸北部克欽邦的胡康河谷，但直到1836年英國(guó)探險(xiǎn)家哈內(nèi)來(lái)到胡康河谷前，很少有其他國(guó)家的收藏家了解這里的琥珀資源。1894年，德國(guó)化學(xué)家艾姆在分析了胡康河谷的琥珀后發(fā)現(xiàn)，其化學(xué)構(gòu)成和波羅的海琥珀有所不同。又因?yàn)槠溆捕缺绕渌a(chǎn)區(qū)的琥珀更高，所以艾姆將緬甸琥珀命名為“緬甸石”。

20世紀(jì)30年代，迫于全球戰(zhàn)亂局面，緬甸琥珀礦大批關(guān)閉，對(duì)琥珀的研究也一度中止。20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)科學(xué)家開(kāi)始前往緬甸收購(gòu)琥珀并用于研究。在隨后的20多年里，琥珀研究熱逐漸興起。1999年，胡康河谷的琥珀商業(yè)開(kāi)采活動(dòng)恢復(fù)。2000年，一家加拿大礦業(yè)公司在緬甸進(jìn)行大規(guī)模琥珀開(kāi)采活動(dòng)，挖掘出的琥珀化石主要銷往美國(guó)，其中不少被科研機(jī)構(gòu)購(gòu)買。接下來(lái)，從緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)新品種生物的研究成果陸續(xù)被發(fā)表。

2011年，科學(xué)家對(duì)胡康河谷琥珀周圍沉積物進(jìn)行鈾鉛定年分析，鑒定出這里的琥珀形成于距今9900萬(wàn)年前（白堊紀(jì)，當(dāng)時(shí)恐龍還未滅絕），推翻了1934年奇伯關(guān)于胡康河谷琥珀形成于4000萬(wàn)年前（始新世）的觀點(diǎn)。

在全世界七個(gè)主要的白堊紀(jì)琥珀沉積區(qū)中，胡康河谷出產(chǎn)的生物內(nèi)含物琥珀數(shù)量最大，多樣性最高。原因主要是胡康河谷在9900萬(wàn)年前是濕潤(rùn)的熱帶雨林環(huán)境，生物多樣性極高。那里的環(huán)境非常適合已經(jīng)滅絕的貝殼杉生長(zhǎng)。貝殼杉和同為南洋杉科的其他品種一樣，樹(shù)脂分泌十分旺盛，因此有利于形成內(nèi)含物琥珀。

遠(yuǎn)古蜥蜴

2006年，科學(xué)家從一塊波羅的海琥珀中包裹的蜥蜴標(biāo)本身上，發(fā)現(xiàn)了從未見(jiàn)過(guò)的趾結(jié)構(gòu)和類似今天蜥蜴腳趾內(nèi)側(cè)的肉墊。2016年，11塊來(lái)自緬甸、形成年代更久遠(yuǎn)的蜥蜴琥珀化石正式對(duì)外公布。其中一種蜥蜴一開(kāi)始被認(rèn)為是一種古老變色龍，不過(guò)后來(lái)被劃分到兩棲動(dòng)物類。雖然這些遠(yuǎn)古蜥蜴長(zhǎng)度都在幾厘米，不過(guò)，在計(jì)算機(jī)斷層微型掃描的幫助下，科學(xué)家還是看到了它們腳趾上和今天蜥蜴一樣輔助攀爬的肉墊。其中一件蜥蜴標(biāo)本的舌向外伸出，它的舌尖狹長(zhǎng)，不同于已知任何一種蜥蜴或蛇的舌部構(gòu)造。

兩條古蛇

緬甸的熱帶森林是蛇類的理想棲息環(huán)境。雖然在很長(zhǎng)一段時(shí)間里都沒(méi)有關(guān)于蛇琥珀發(fā)現(xiàn)的報(bào)道，但科學(xué)家相信，蛇珀出現(xiàn)只是時(shí)間問(wèn)題。果然，2016年蛇珀終于露面，而且同年里發(fā)現(xiàn)了兩枚蛇珀。

這兩塊蛇珀中包裹的蛇都是幼體：一條保存了完整骨骼，被中國(guó)地質(zhì)大學(xué)的邢立達(dá)副教授命名為“緬甸曉蛇”;另一條只殘留了一半軀體，歸屬尚不明確。那條完整的蛇標(biāo)本有約97塊椎骨，其尺寸和今天的紅尾管蛇等蛇類的幼體相近。通過(guò)和生活在古代南方超級(jí)大陸——岡瓦納大陸的蛇的化石進(jìn)行骨結(jié)構(gòu)比較，兩者之間存在多處相似。然而，緬甸在白堊紀(jì)時(shí)位于另一塊名為勞倫大陸的北方超級(jí)大陸。這說(shuō)明緬甸曉蛇起源于南半球，然后才逐漸分布到北半球，并維持了數(shù)千萬(wàn)年前的原始形態(tài)。

花朵制造種子

一枚緬甸琥珀封存了被子植物受精的瞬間。2014年，科學(xué)家在一枚緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)了由18朵小花（每朵直徑僅為1毫米）組成的花序。當(dāng)樹(shù)脂淌過(guò)這株植物時(shí)，其中一朵小花受精的瞬間被凝固下來(lái)。在這朵小花的柱頭上，花粉粒已經(jīng)萌發(fā)出花粉管并插入柱頭。接下來(lái)，花粉粒中

的兩枚精子將順著花粉管進(jìn)入子房，分別和胚珠中的卵細(xì)胞和極核受精。這是目前人類發(fā)現(xiàn)的最古老的花粉管進(jìn)入柱頭的化石證據(jù)。

花是植物的生殖器官，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的花能讓植物通過(guò)蟲媒更精準(zhǔn)地傳播花粉，而不是借助風(fēng)力漫無(wú)目的地四處散播。被子植物的“開(kāi)花革命”也讓它們成功地覆蓋絕大部分陸地。

昆蟲和蘇鐵的初次合作

依靠昆蟲授粉可能不是被子植物的首創(chuàng)。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，科學(xué)家都認(rèn)為，松柏和銀杏等現(xiàn)代裸子植物幾乎只靠風(fēng)傳播種子。2018年，一枚琥珀告訴了科學(xué)家一個(gè)不同的演化故事。

在一枚9900萬(wàn)年前形成的緬甸琥珀化石中保存著一只甲蟲。南京科學(xué)院的科學(xué)家注意到了在它身旁的一些小球。三維掃描成像結(jié)果顯示，小球其實(shí)是蘇鐵的花粉。但花粉并沒(méi)有位于甲蟲身上，而是散落在其附近。通過(guò)顯微鏡觀察，科學(xué)家從這只長(zhǎng)約2毫米的甲蟲頭部發(fā)現(xiàn)了極長(zhǎng)的下顎須——傳粉昆蟲的標(biāo)志性特化口器。從先前的化石證據(jù)看，從至少2.5億年前起，甲蟲和蘇鐵植物就形影不離了?？茖W(xué)家估計(jì)，蘇鐵從至少1.67億年前就開(kāi)始依賴?yán)ハx傳粉。被子植物第一次出現(xiàn)是在約1.3億年前?？梢?jiàn)，裸子植物從很早之前就和昆蟲開(kāi)始了協(xié)同進(jìn)化，傳粉可能并不是被子植物首創(chuàng)。

長(zhǎng)金屬角的“吸血螞蟻”

2016年，科學(xué)家從緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)“來(lái)自地獄的螞蟻”。這種已經(jīng)滅絕的遠(yuǎn)古螞蟻有長(zhǎng)矛般向上方突出的下顎，其中一些的下顎正上方還長(zhǎng)有一個(gè)角狀結(jié)構(gòu)。在這種螞蟻的口器附近長(zhǎng)有和現(xiàn)代陷阱顎蟻一樣的纖毛。陷阱顎蟻的下顎周圍長(zhǎng)有感應(yīng)觸毛，一旦觸發(fā)，它們鋒利的下顎會(huì)飛快閉合?？茖W(xué)家猜測(cè)，如果有獵物觸發(fā)了“地獄螞蟻”的纖毛，它們就會(huì)立刻抬起長(zhǎng)長(zhǎng)的下顎，將獵物抵在下顎上方的尖角上并刺穿獵物。整個(gè)過(guò)程如同行刑般殘忍。

計(jì)算機(jī)斷層掃描結(jié)果揭示了更加驚人的細(xì)節(jié)：螞蟻下顎上方的角質(zhì)尖角還含有微量鐵，這可能是為了加固尖角的強(qiáng)度，避免尖角被下顎反復(fù)撞擊而折斷。一些現(xiàn)代昆蟲依然會(huì)用鋅、鐵、鎂等金屬加固下顎以提高耐磨度。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)：“地獄螞蟻”不但長(zhǎng)有金屬?gòu)?qiáng)化過(guò)的角，它們可能還“吸血”。當(dāng)它們的下顎向上頂起時(shí)，昆蟲的“血液”——血淋巴會(huì)順著下顎流淌，最后流進(jìn)“地獄螞蟻”的口中。

菊石外殼

9900萬(wàn)年前的一塊緬甸琥珀讓人們看到了白堊紀(jì)海灘上的生物“快照飛海蝸牛、等足類動(dòng)物、螨蟲、甲蟲、真蠅、黃蜂、蜘蛛、千足蟲和菊石。通常樹(shù)脂只能包裹位于樹(shù)上或樹(shù)下土地中的生物，作為海洋生物的菊石（章魚等腕足動(dòng)物的祖先）是怎么被包裹進(jìn)樹(shù)脂里而形成琥珀的呢？

菊石最早出現(xiàn)于4億多年前，它們?cè)?jīng)和恐龍一同生活在當(dāng)時(shí)的地球上，并在6500萬(wàn)年前和恐龍一同滅絕?？茖W(xué)家對(duì)這塊菊石的形成過(guò)程做了如下猜測(cè)：緬甸海邊的一株貝殼杉被大風(fēng)折斷，擱淺在沙灘上。隨著潮起潮落，斷樹(shù)在海灘的沙子中來(lái)回挪動(dòng)。在這過(guò)程中，沙子中被菊石廢棄的外殼連同其他生物一起被裹進(jìn)樹(shù)脂中，最后被海底沉積物掩埋，形成琥珀。

恐龍的尾巴

2016年，在緬甸密支那的一個(gè)琥珀市場(chǎng)上，著名古生物學(xué)家邢立達(dá)從一個(gè)琥珀攤位上撿起一塊有內(nèi)含物的琥珀仔細(xì)觀察起來(lái)。他努力辨別著琥珀中的古生物殘?bào)w。攤主說(shuō)這是一塊植物殘?bào)w，但他認(rèn)為是鳥(niǎo)羽，不過(guò)他摸不準(zhǔn)。在同行的幫助下，這塊琥珀中的內(nèi)含物被證實(shí)是一頭恐龍尾巴的一部分。

恐龍尾巴殘?bào)w中羽毛、肌肉、皮膚和骨骼清晰可見(jiàn)?；瘜W(xué)分析顯示恐龍尾中含有亞鐵離子，說(shuō)明尾巴在被樹(shù)脂包裹時(shí)還殘留有血跡。和被壓扁的巖石化石不同，琥珀能讓科學(xué)家看到9900萬(wàn)年前恐龍羽毛的三維排列樣式。在此基礎(chǔ)上，人們就能知道這種恐龍的羽毛是用于飛行還是滑翔。

反鳥(niǎo)快速發(fā)育的羽毛

2017年，一塊包含了一只幾乎完整雛鳥(niǎo)的琥珀化石首次向外界公開(kāi)。到目前為止，緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)的所有鳥(niǎo)類都屬于已經(jīng)滅絕的反鳥(niǎo)亞綱，它們是今天所有鳥(niǎo)類（今鳥(niǎo)亞綱）的“親戚”。反鳥(niǎo)有類似現(xiàn)代鳥(niǎo)類的飛羽，這表示它們的飛行能力應(yīng)該不輸現(xiàn)代鳥(niǎo)類。不過(guò)反鳥(niǎo)依然保留著原始的齒和翼爪，也沒(méi)有發(fā)展出現(xiàn)代鳥(niǎo)類的鳥(niǎo)喙。

雖然琥珀只能保留下內(nèi)含物的表面印模，但透過(guò)這塊透明的琥珀，人們看到了雛鳥(niǎo)雙腿上的鱗片和爪，根根分開(kāi)的羽毛甚至保留了一些色素。雛鳥(niǎo)的皮膚、肌肉和其他細(xì)節(jié)也一覽無(wú)余。這個(gè)雛鳥(niǎo)化石標(biāo)本僅3.5厘米長(zhǎng)，如果是現(xiàn)代鳥(niǎo)類，應(yīng)該只長(zhǎng)出絨毛，但反鳥(niǎo)雛鳥(niǎo)的羽毛已經(jīng)完全發(fā)育。如果不是這只雛鳥(niǎo)不幸被樹(shù)脂困住形成琥珀，我們可能永遠(yuǎn)不知道反鳥(niǎo)在很短的時(shí)間內(nèi)就能長(zhǎng)出完整羽毛。

在過(guò)去二十幾年里，幾乎所有的重要琥珀化石發(fā)現(xiàn)都來(lái)自緬甸，這也使得緬甸成為琥珀研究的熱點(diǎn)地區(qū)。截至2018年底，科學(xué)家從緬甸琥珀中總計(jì)發(fā)現(xiàn)并命名1192個(gè)動(dòng)植物新種。但是近幾年來(lái)，科學(xué)家獲取緬甸琥珀的難度越來(lái)越大。在緬甸的琥珀產(chǎn)區(qū)克欽邦，武裝沖突時(shí)常發(fā)生，這讓前往克欽邦的科學(xué)家時(shí)刻擔(dān)心自己的生命安全。動(dòng)植物內(nèi)含物琥珀近年來(lái)價(jià)格一路上漲，高昂的琥珀售價(jià)讓許多科研機(jī)構(gòu)無(wú)法承受。更讓人遺憾的是，許多內(nèi)含物琥珀被私人收藏者高價(jià)收走，無(wú)法被用于科研用途。

雖然琥珀中的動(dòng)植物內(nèi)含物已經(jīng)炭化，但其三維結(jié)構(gòu)幾乎并未改變，因此科學(xué)家能通過(guò)掃描還原內(nèi)含物的三維結(jié)構(gòu)。而且，即便是最小的表面結(jié)構(gòu)都能通過(guò)掃描技術(shù)重新呈現(xiàn)在屏幕上。這也是作為化石的琥珀最獨(dú)特的價(jià)值。琥珀研究熱還在持續(xù)，緬甸北部將為古生物學(xué)家提供更多“遠(yuǎn)古的瞬間”。

（責(zé)任編輯王川）

可以從琥珀中提取遺傳物質(zhì)嗎？

20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從一塊形成于約4000萬(wàn)年前的琥珀中包裹的蒼蠅體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了線粒體、核糖體、細(xì)胞核等細(xì)胞器。為什么細(xì)胞器能夠經(jīng)歷數(shù)千萬(wàn)年而保存完好呢？科學(xué)家猜測(cè)：樹(shù)脂中的糖分子奪走了蒼蠅組織內(nèi)的水，引發(fā)胞內(nèi)脫水，因此細(xì)胞器才得以完好保存。既然細(xì)胞核中包含有遺傳物質(zhì)，能不能從琥珀中提取到完整的DNA呢？

科學(xué)家已經(jīng)從琥珀中包含的植物木質(zhì)部中成功提取出了木質(zhì)素和黑色素，但這些大分子都已經(jīng)嚴(yán)重降解。相比前面兩種分子，DNA分子在生物死亡后的降解速度更快?？茖W(xué)家曾經(jīng)對(duì)一塊全新世恐鳥(niǎo)骨骼中的DNA進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)DNA的半衰期只有521年。也就是說(shuō)，每過(guò)521年，DNA中1/2的化學(xué)鍵會(huì)被破壞。因此，DNA在經(jīng)歷了數(shù)百萬(wàn)年后基本不可能被保存下來(lái)。

20世紀(jì)90年代初，曾經(jīng)有多個(gè)研究宣稱成功從琥珀中提取出昆蟲DNA。這又是怎么回事？很可惜，這些研究沒(méi)有一個(gè)可以重復(fù)得出相同結(jié)果。目前科學(xué)界一致認(rèn)為這幾次實(shí)驗(yàn)提取到的DNA來(lái)自現(xiàn)代細(xì)菌和真菌的DNA，而不是來(lái)自琥珀中的昆蟲。細(xì)菌和真菌無(wú)處不在，它們有些以琥珀為食，有些依靠琥珀裂縫中的殘?jiān)鼮槭?。這樣看來(lái)，通過(guò)琥珀復(fù)活已經(jīng)滅絕的古生物幾乎是不可能的。