(神秘的地球uux.cn)据“国立自然科学博物馆文教基金会”(撰文:钟慧元):除了复制恐龙,琥珀还能告诉我们什么?

说起琥珀,大家的认知,可能是科学的「琥珀是古代树脂形成的有机化石」,或是电影的「包在琥珀里的蚊子尸体可以复制出恐龙」,当然也可能落在科学与科幻的中间,纯粹只是喜欢欣赏或配戴琥珀饰品,觉得琥珀很美、或是拥有神奇的能量。
但对古生物学家来说,琥珀的价值远不只是珍贵或美丽,而是一扇可以看进远古世界的窗口。
有时这扇窗朝向一片空旷,有时却能让我们一窥那个时代缤纷的生命。
虎之精魄
琥珀源自古代树木的树脂,树木受伤后会分泌树脂包覆伤口以加速复元,而当机缘巧合(或是地震、火山爆发、陨石打到之类的天灾),树脂埋入地下,经过千百万年的地层挤压、冷热变化之后,树脂逐渐硬化,成为化石。
通常这类化石要埋在地里超过3000万年,同时质地清澈透明,才能称为琥珀。
而不透明的树脂化石,则称为蜜蜡。
若是埋藏的时间不够久、少于3000万年,则叫做「柯巴脂」。
在中国的传说里,人类又爱又怕、尊为森林之王的老虎在死掉之后,其精魄会进入地下、化为石头,称作「虎魄」。
文字流转、加上人类形容其质地的玉字旁后,演变成「琥珀」一词,号称能守护配戴者,可见古人对这种透明质硬的矿物,已经有了许多想像与投射。
甚至还有专门形容琥珀颜色的形容词「琥珀色」。
指的是那种深浓却透明的金、褐、橙黄交织之处、仿佛老虎眼睛的那种颜色。
珍贵琥珀,捐赠研究搜藏
我举起手上这块不到半个巴掌大的浓郁琥珀色琥珀,想看清楚财团法人国立自然科学博物馆文教基金会的李家维董事长和科博馆馆长焦传金教授口中「一只完整包埋在琥珀中的蜥蜴」到底长得什么模样。
这是一场捐赠仪式,由科博馆文教基金会出资买下两块体积可观、内部又有包埋生物的白垩纪琥珀,捐赠给科博馆作为搜藏研究和展览之用,弥补了这两年研究人员无法出国寻找珍贵矿石标本的空缺。
「蜥蜴的手指头在这边,」工作人员指点我,那是一只细细长长的前肢,在手机的手电筒功能和一小片透明塑胶的协助下,我看到了非常清晰的五根指头,而在这块琥珀的另一侧,还有一个张得大大的嘴巴和有点圆润的腹部。
这是一只活在9900万年前的蜥蜴耶!我在心里呐喊,不是印在石头上的痕迹、不是尸体骨骼被矿物质取代后留下的骨架形状,更不是科学家或艺术家用想像力加数据模拟出来的古生物复原图,而是一只真真实实的古代生物。
这,就是科博馆基金会赠送的两块琥珀之一。
包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的条带花纹,还有细细的指爪。
另一块对我来说则难懂得多了,看起来有点像地底下四通八达的蚂蚁窝,也有点像人类大脑突触或神经元网路的放大图,那些细细通路的交会处,有一个又一个的圆点,还有一些薄薄的半透明片状物,说不上来是什么颜色,「这两件都是来自缅甸9900万年前白垩纪中期的琥珀,」科博馆「那一刻-琥珀的记忆」特展策展人杨子睿博士说:「即使以宝石或艺术的标准来看,这两件都是上上之选。
台湾虽然也有自己的琥珀,但目前还没有看到这么大块、里面有包埋生物的琥珀。
同样等级的琥珀有许多都已经登上了《自然》或《科学》期刊, 有一块里面包埋了一截恐龙尾巴的,在这次琥珀展中也有模型展出。
」包埋昆虫的琥珀或许比较常见,但因为昆虫体积较小,在展示上比较困难,往往需要借助显微镜、放大镜,或扩增实境技术加以放大才能够欣赏观察。
而这两件捐赠琥珀不只是用肉眼就能清楚看到里面包埋的生物,「连蜥蜴皮肤上的颜色都保存了下来,以博物馆来说,这不只有展示上的价值,在研究上也有非常大的价值和意义。
」杨博士说。
此次科博馆的琥珀特展与工研院合作,运用扩增实境技术,让观众体验用这种技术「看」琥珀。
用新科技「看」化石

琥珀该怎么研究?用显微镜吗?切开、用X光或断层扫描、还是拿去溶解,让里面的蜥蜴露出来?为了拓展自己的知识,我拜访了国立自然科学博物馆的地质学组,他们的研究范围包括了古生物与岩矿,而目前台湾唯一一位专门研究恐龙的古生物学者杨子睿博士就在这里工作。
外表像大学生的他带我走过刚从发掘地运回来、还包裹在石膏里的神秘巨大化石,还有一盒一盒摆得整整齐齐、不知是碎骨还是牙齿化石的待处理小标本,让我有一种走在时光长廊里的感觉,仿佛地球的演化史正幽幽地流淌过我身边。
长廊上等待归档入库的大化石。
较小型的化石由白色纸盒盛装分类,等待处理。
「不需要剖开啦!」杨博士笑着说,现在已经有许多研究工具可以运用。
过去会用CT,也就是电脑断层扫描来看琥珀的包埋物,但CT能量太强,有时候琥珀会变黑,「现在已经可以用同步辐射的一些比较低能量、高波长的光去照,可以非破坏性地看到里面。
像是包埋生物的细胞组成或形态、色素细胞、色素的囊体、黑色素都看得到。
」
而近年来科学界发表了各种有羽毛或五彩缤纷的恐龙复原图,也都要感谢这些崭新的研究工具,让古生物学家可以看到更细节、甚至是肉眼看不见的隐藏资讯。
「虽然我本来是做爬行动物或恐龙的化石研究,但我的逻辑是,我挖到什么就做什么。
我现在很有兴趣的,是想知道植物跟昆虫的共同演化是从什么时候开始的。
」杨博士说,他指的是那一块貌似血管组织或神经网路的琥珀,原来,那里面包埋的是9900万年前的被子植物,里面有些叶片有残缺,代表可能被昆虫或其他生物咬过。
「昆虫去啃咬植物,植物就会释放出特别的化学物质,吸引昆虫的天敌来把昆虫吃掉,也就是说敌人的敌人就是朋友啦。
我们想知道,这样子的交互作用,是在9900万年前那一次被子植物大爆发时演化出来的吗?还是在白垩纪末期之后?我想进一步了解白垩纪时期昆虫跟植物之间共演化的历史。
」杨博士说。
可是,就算包埋在琥珀中的残缺叶片真的是被昆虫咬过的,要怎么知道植物有没有释放出特别的化学物质呢? 「植物被咬之后,会持续释放那种挥发物质,所以在被琥珀封起来之后,如果够致密,应该是可以把挥发物封存在里面的。
」杨博士解释道:「我们可以用气相层析质谱仪去检测这些挥发物分子,而根据极性或沸点不同,跑出来的时间就不一样,而这些分子经过离子化,就可以根据其荷质比在不同时间出现来判断分子的种类。
」这是他的研究计画之一,而他有兴趣的另一个研究主题,则是蜥蜴这类爬行动物改变体色的机制是在什么时候演化出来的,这就是另外那块包埋着蜥蜴的琥珀上场的时候了。
蜥蜴皮肤的秘密
「这只包埋在琥珀里的蜥蜴,可以明显看到它皮肤上有条带,代表这只蜥蜴身上有一些可以改变黑色素排列、或者改变皮肤细胞方向的机制。
」杨博士说。
「因为皮肤本身是均质的。
拿人类这样的哺乳动物来说好了,我们的皮肤上并没有斑纹或斑点,只有像瘀青、胎记之类,那可能是病理性的色素聚集,一般来说,你的皮肤颜色应该还是均一的。
就算是羽毛鲜艳亮丽的鸟类,在拔掉羽毛之后,它们皮肤的颜色也都还是均一的。
」
我想起传统市场里排排摆好的拔毛全鸡和带皮猪五花,确实,除了猪皮上盖的红或紫色印章之外,似乎真的没有看过猪皮或鸡皮上有斑点或条纹。

但蜥蜴之类的爬行动物则不然,它们没有毛发、皮肤颜色多样,有时还能改变自己的体色,这种能力「基础就在于表皮下面要有一层能够改变密度或排列的色素细胞,」变色龙可以说是箇中翘楚,把这种行为表现得淋漓尽致。
「这个是很早、可能在蝾螈身上就有的性状,或许在哺乳类和爬行类分化的时候,哺乳类丧失了这个能力,但蜥蜴可能还保留着。
我很想知道说,琥珀里这只蜥蜴,在它前肢皮肤上黑白条纹的下面,是不是真的能找到控制变色的细胞。
」杨博士说。
这必须靠进一步的化学分析方法去了解。
目前也有非破坏性的检测方法可以用,像是IR,也就是近红外光谱,或是用拉曼雷射。
「其实这些原理都一样,就是用光去照,然后看反射讯号,因为每种反射讯号都有不一样的特征,散射出来的波长会不一样,会有一个特征波长、或者说是特征讯号,我们就能根据这个特征波长或特征讯号的组合,来推测它身上到底有那些东西、其方向性或致密程度,这些都是可以做得到的。
」
恐龙能否重现?
聊到这里,我突然想起,拜《侏罗纪公园》之赐,现在大家都觉得只要能找到琥珀里的蚊子,科学家就有可能复制出恐龙来。
这到底做不做得到?
「我无法说未来会不会有这种技术,但目前我们是完全做不到。
」在德国攻读博士时曾参与复制古生物研究的杨博士说:「因为抽出来的碱基对都非常少,虽然有保留了遗传物质,但我们并不知道正确的排列方式,而且也有很多缺失。
DNA有ACTG四个碱基,我们自己就可以做出ACTG。
以现在的科学进展来说,要把无生命的物质做成分子,这是可以做到的,但是要把分子变成有生命的东西,现在还做不到。
问题就在于,怎么样的排序方式才能变成生命,我们并不清楚。
」)
现有的复制技术,无论是复制羊或复制猫狗,都是将一个体细胞的DNA抽出来、再放进另一颗已经移除了遗传物质的卵细胞,再让卵细胞自行复制成长。
也就是说,必须要已经有一颗活的卵细胞才能够复制出另一只生物。
没有办法无中生有、直接用遗传物质「长」出一只动物。
身为古生物学家,办公室里有个一两颗恐龙蛋化石也是很正常的。
这颗是窃蛋龙的蛋,杨博士告诉我,这类恐龙蛋的钝端和锐端会有不同的纹路,可以借此判断恐龙蛋化石的真伪,由纹路的连续与否,就能知道是否为蛋壳碎片拼凑而成。
「一只恐龙,经过9900万年、甚至更久的时间,它的整个遗传物质已经缺失很多,连要用什么来补都不知道,劣化掉的部分不是只有一些,而是超过99%都不见了。
你要用什么来补?侏罗纪公园说是用青蛙跟蜥蜴去补,所以里面那只帝王暴龙可以隐藏自己的热能反应,就像现生的某些蜥蜴跟鳄鱼一样,那已经超越了纪录片的范畴,根本是科幻片了。
」杨博士笑着说。
所以,以目前的技术,我们还没有办法真正复制出一只恐龙、或是眼前琥珀里的这只蜥蜴。
科幻迷或恐龙迷或许会觉得有点失望,但对我而言,能够亲眼看到一只9900万年前可能曾经走在恐龙脚边、或攀爬上远古针叶树的蜥蜴,已经是一种从来没有想过的幸运,而科学家们能利用这一块小小的琥珀,再找出多少古代的故事,我想,应该不需要再等待9900万年。
幸运的话,几年、说不定几个月后,我们就会知道了。
可把问题往回推,就有点让人不舒服了:恐龙在地球上繁盛了上亿年,为什么连一盏真正属于它们的灯都没留下?多出来的一亿多年,恐龙究竟用来干什么了? 我们习惯把时间看成进度条:活得越久,技术应该越高。
照这个算法,恐龙早该修铁路、造电脑,甚至提前离开地球。
但地层里留下的是牙齿、骨架、脚印,没有一座被确认的恐龙工厂。
问题可能不在它们发展得慢,而在我们给演化安排了一个它从来没有承诺过的终点。
先把两个数字摆正。
“恐龙统治1.6亿年”是常见的粗略说法,从最早的恐龙到6600万年前非鸟恐龙灭绝,跨度在一亿多年。
“人类200万年”通常在谈早期人属,不等于现代人已经活了200万年。
智人的历史大约30万年。
这里更容易漏掉的,是恐龙根本不是同一批选手跑了一亿多年。
三叠纪、侏罗纪、白垩纪换过无数物种,环境和大陆位置也一直在变。
剑龙和霸王龙隔着很长的年代,不能给它们算成一个公司连续经营的工龄。
把镜头放到真实的森林里:一只恐龙今天能找到食物,避开敌人,留下后代,就已经交出了有效的成绩单。
它不需要知道恒星为什么发光,也不需要想到一千万年后的灾难。
自然选择面对的是眼前环境里的繁殖差异,不会提前发通知,说几千万年后有小行星,你们最好现在开始发展航天。
我们觉得大型恐龙没有文明,像是少了一项功能。
对当年的许多物种来说,庞大的身体、合适的牙齿和稳定的取食办法,却足以让它们长期生存。
能活下来就有机会繁殖,至于有没有写字,并不是每一种生存方式都需要回答的问题。
那是不是恐龙太笨?这个答案听着痛快,证据却没那么整齐。
恐龙种类太多,不能拿一副小脑袋骨架替全体下结论。
化石可以帮助研究脑腔和感官,却不能让我们直接测试一只已灭绝动物能解几道题。
用脑袋大小给它们排智商,再换算成文明等级,跳过了太多未知。
还有一个现成的反例,就在你家窗外。
鸟类是今天仍然活着的恐龙后裔,在分类上属于恐龙。
有些乌鸦能够制作和使用工具,研究也观察到它们为取食规划步骤。
一只鸟叼着小棍去够食物,足以让“恐龙全是笨蛋”的说法站不住。
但会用工具,距离建立工业社会依然隔着很多环节。
你在厨房拿起一把刀,背后不只需要一只灵活的手。
刀刃怎样加工,钢材从哪里来,谁采矿,谁运输,谁教下一代,这些东西连成一条很长的链。
人类技术的力量,往往不在某个人突然特别聪明,而在许多人能接住别人留下的办法,继续修改,把单个人学不完的知识存下来。
设想一个孩子独自长大,没有人教语言,也看不到任何工具样本。
即使拥有现代人的身体,他也不可能顺手做出手机。
文明离不开交流、合作和长期积累。
恐龙可以有复杂行为,也可能存在我们无法复原的学习方式,但目前没有证据显示非鸟恐龙建立了与人类相当的累积技术体系。
身体构造也会影响道路怎么走。
精细操作、稳定取物和加工材料,对某些技术很有帮助;但不能把“没有人手”直接等同于“永远不可能聪明”。
乌鸦用喙操作工具就是提醒。
更稳妥的理解是,认知、操作能力、社会关系和环境条件要配合起来,单补上一项,就宣布文明必然出现,过于简单。
最有意思的反差,是人类自己也等了很久。
智人出现后,并没有第二天就造出蒸汽机。
农业、城市、文字到近代工业,分别经历了很长的积累,工业社会真正铺开更是近几百年的事。
把现代生活当成人类出生时就带着的标准配置,会把这条曲折的历史压扁成一句“我们天生会造机器”。
恐龙遇到的小行星,确实截断了许多演化支线。
6600万年前的撞击引发全球环境剧变,非鸟恐龙灭绝,鸟类一支延续了下来。
但这不能反过来证明,只要再给霸王龙几百万年,它就一定会造飞船。
灾难夺走的是继续演化的可能性,不是一份已经排定日期的恐龙登月计划。
于是有人提出更刺激的疑问:会不会它们造过,只是城市全烂掉了?这个问题可以认真讨论。
几千万年足够让建筑坍塌、地表被埋、岩石改变,普通遗迹并不保证永久保存。
但“东西会消失”和“东西曾经存在”是两件事,前一句提供调查难度,不能自动替后一句提供证据。
2018年,有研究者用“志留纪假说”讨论过类似问题:一个很古老的工业文明,可能在地质记录里留下什么?这是检验我们能否识别痕迹的思想实验,没有宣布发现远古工厂,更没有认定恐龙掌握技术。
名字听起来像科幻,研究真正关心的是怎样提出可检查的线索,而不是编一段已经发生的历史。
大规模工业活动不只留下楼房,也可能改变沉积物的化学组成、碳循环和某些物质分布。
寻找异常层,是比寻找一只生锈螺丝更有希望的思路。
不过自然事件同样能造成显著变化,异常也得排除其他解释。
想清这点,我们反而该把目光移回人类。
地球存在几十亿年,复杂生态系统里出现过无数成功的生命形式,却没有证据表明它们都必然朝技术文明前进。
如果智慧文明是演化的固定终点,漫长地史理应更频繁地留下这一类结果。
我们看到的记录至少提醒人,时间很长,不能单独保证某种结局。
这也关系到寻找外星人。
有生命的行星,不等于一定有动物;有复杂动物,不等于一定出现能发无线电的社会。
甚至有聪明个体,也不保证形成长期积累的技术网络。
恐龙的故事帮我们拆开了这些看似连在一起的台阶:宇宙里一片绿意盎然的世界,可能始终没有一座城市。
所以,为什么没有恐龙文明?目前能说清的是,我们没有发现这样的文明证据,而演化并不负责把每个长寿类群送向工业化。
把所有恐龙归为笨蛋,把灭绝当成唯一原因,或者说它们曾经繁荣只因痕迹丢了,都比证据跑得更快。
下次在博物馆看见巨大的骨架,可以试着换一个问题:如果你在那个时代,凭什么断定未来一定属于会造电脑的动物?当时的优势可能是一口好牙、一双快腿,或者能吃别人吃不了的叶子。
恐龙没有错过一场规定必须参加的文明考试。
真正意外的,是地球后来长出了我们这群会给前任出考题的人。
就在此前的9月29日,相关论文已经发表在《自然·通讯》上。
研究团队对辽宁省葫芦岛市建昌县发现的一具保存完好的小盗龙类化石展开多学科分析,并建立了小盗龙亚科新属新种——巴氏诺瑞龙。
更重要的是,这项研究给出了一个直接关系鸟类起源的问题的答案:小盗龙类与鸟类虽然都具备飞行能力,但这种能力很可能并非来自同一个会飞的共同祖先,而是分别独立演化出来的。
这个问题看似属于遥远的白垩纪,实际上却触及现代生物学最核心的命题之一:复杂能力究竟是怎样产生的?当一种生物拥有翅膀、羽毛和飞行能力时,我们很容易按照今天的鸟类去理解它,仿佛天空天然属于鸟类,飞行也只是恐龙走向鸟类过程中顺理成章的一步。
但演化从来不是一条铺设好的直线,更不是一个物种按照既定方向不断升级的过程。
它充满分叉、试错和偶然性,同一种能力,也可能被不同的生命支系反复“摸索”出来。
过去关于恐龙飞行起源,学界一直存在不同解释。
一种观点认为,近鸟类的共同祖先可能已经具备某种飞行能力,后来鸟类以及部分近鸟类只是沿着不同方向继续改进。
按照这种解释,飞行是一项较早出现的“遗产”,后来的不同支系继承并发展了它。
另一种观点则认为,飞行并没有一个唯一的共同起点,不同的近鸟类可能在各自的演化过程中独立获得飞行能力。
如果后一种判断成立,那么天空并不是某一个祖先留给后代的专属遗产,而是不同演化支系经过不同路径抵达的相似终点。
此次研究的价值,恰恰在于它把争论从单纯的形态比较推进到了骨组织学和发育模式的层面。
研究团队发现,这具巴氏诺瑞龙化石不仅具有小盗龙亚科的典型特征,还存在区别于其他已知成员的特征组合,因此被确立为新的属种。
通过骨组织分析,研究人员判断这只恐龙死亡时刚满三岁。
年龄看起来只是一个细节,却非常关键,因为动物是否具备飞行能力、飞行能力处于什么发展阶段,与身体发育密切相关。
单看一副成年动物的骨骼,容易把演化历史理解成静态结果;而把生长过程纳入分析,才能进一步判断一种能力究竟是在什么时候、以怎样的方式出现。
更值得关注的是,这项研究并没有停留在“发现一个新物种”的层面,而是试图回答一个更大的演化问题。
小盗龙类和鸟类拥有相似的飞行能力,并不意味着它们必然共享一个相同的飞行起点。
这正是趋同演化的重要含义:不同的生物,在没有直接继承同一种复杂能力的情况下,也可能因为面对相似的生存环境和选择压力,最终演化出相似的结构和功能。
自然界其实并不缺少这样的现象。
鲸类和鱼类都能高效游动,却并非来自同一个“会游泳的鱼形祖先”;蝙蝠和鸟类都能够主动飞行,也各自形成了不同的翼和身体结构。
相似的结果背后,可以隐藏完全不同的历史。
真正困难的地方,不是发现“它们都会飞”,而是弄清楚它们为什么会飞、什么时候开始飞,以及这种能力究竟是在什么样的演化压力下产生。
这也是古生物学最容易被低估的地方。
化石并不是简单的“远古遗物”,而是一种极其有限却异常珍贵的历史记录。
数千万年前的动物早已消失,能够保存下来的骨骼、羽毛、皮肤印痕甚至细微的组织结构,只占当时生命世界极小的一部分。
科学家需要从这些残留下来的证据中,重新拼接一个已经无法直接观察的世界。
每发现一个新的物种,每确认一个新的骨组织特征,都可能改变一棵演化树上的枝条位置,进而影响人们对整个演化过程的理解。
辽宁长期以来就是研究恐龙和早期鸟类演化的重要化石产地。
大量保存精美的带羽恐龙化石,为科学家研究羽毛、飞行以及鸟类起源提供了难得材料。
但真正有价值的发现,从来不只是“化石保存得漂亮”。
重要的是能否把形态、组织、年龄、发育与系统演化联系起来,形成能够经受检验的科学解释。
此次研究受到国际同行关注,原因也正在这里:它并非简单增加了一种恐龙,而是利用新的化石证据介入了一个持续多年的国际学术争论。
这项成果带来的启示,还在于我们应该如何理解科学中的“新发现”。
科学研究很少靠一项证据彻底终结所有争论。
一个新的化石能够推翻旧假说,也可能只是让原有理论需要重新修正;一次新的分析能够强化一种解释,同时也会提出新的问题。
香港中文大学古生物学家迈克尔·皮特曼认为,这项研究提供了支持飞行能力多次独立演化的重要新证据。
这样的评价本身就体现了科学的边界感——不是宣布所有问题已经解决,而是在现有证据基础上,把答案进一步推向更可信的位置。
从这个意义上说,一具来自辽宁、死亡时只有三岁的恐龙化石,真正改变的并不只是人们对某一个物种的认识。
它提醒我们,生命演化从来不是简单的“从低级到高级”,更不是一条只有一个方向的道路。
飞行可以被不同的生命支系反复探索,复杂能力可以在不同历史条件下独立出现,而今天我们看到的自然界,只是无数次成功与失败共同留下的结果。
科学最有力量的地方,也正在于它不断迫使人类修正自己的直觉。
我们曾经以为飞行必须有一个共同起点,新的证据却告诉我们,天空可能被生命以不同方式抵达。
亿万年前,一只小小的恐龙已经走过了自己的演化道路;今天,人类借助一块化石重新理解那段历史。
时间没有留下完整的答案,却留下了足够的线索。
真正重要的,不是我们能否一次性看清生命演化的全部轨迹,而是面对新的证据时,是否愿意放下已经习惯的答案,重新思考自然究竟曾经发生过什么。