琥珀:复活恐龙有可能吗?
琥珀:复活恐龙有可能吗?
你好,欢迎每天听本书,我是邢立达。今天我要为你解读的书是我撰写的《邢立达恐龙手记·琥珀篇》。
我从小就爱写日记,正正经经地写,写真心话。后来我做过一段时间的科学记者,更喜欢记录一路走来的星星点点,因为我相信好记性不如烂笔头,很多有价值的信息和感悟,如果不记下来,就会转瞬即逝。
2015年,我成为美国国家地理学会资助的探险家, 所以,我就想,可以结合自己在探险考察中的见闻和故事,以一种生动有趣的形式,给大家普及地球上生物演化的科学常识。于是,我就撰写了一套科普丛书:《邢立达恐龙手记》。
在策划时,出版商加了两个抬头,一个叫“写给地球的科学探索笔记”;另一个是“来自古生物学家的真实记录和脑洞”。这套丛书包括了3部作品——《足迹篇》《琥珀篇》和《特别篇》。《足迹篇》是我发现、探索恐龙足迹生涯的碎片式记录;《琥珀篇》着重记录了我如何从琥珀中发现古生物残骸的故事;而《特别篇》则是一个合著作品,以趣味性的科幻故事来介绍人类与恐龙在一起的日子,是我小时候的梦境。
本期读书栏目,我为大家重点推荐的是《琥珀篇》。书的结构很简单,分为三个部分:第一,什么是琥珀;第二,我想和大家分享一下,去缅甸矿区寻找琥珀的经历;最后,我想再为大家讲述下,琥珀中保存的远古鸟类化石,如何帮助生物考古学研究一点点拼凑出古代鸟类诞生、演化的轨迹,以及生活习性。
如果你听着觉得有趣,想展开了解更多的细节,随时欢迎你去阅读本书的全部内容,也欢迎在线上与我交流。
好的,咱们先来聊聊琥珀的形成。
琥珀是化石,正儿八经的古生物学家管辖范围。这里插句嘴,考古学与古生物学不一样,考古学是通过挖掘遗址,分析文物,来研究人类历史和史前历史的研究,而古生物学是对动植物化石的研究。而琥珀,也能被划分到化石这一范畴中,既然作为化石,实际上,它就是年代古老的远古时代树脂。
人类与琥珀的结缘,这历史可能要比你想象得要早。在英国,考古学家们曾经出土过人类先祖曾经使用过的琥珀装饰品,可以追溯到距今至少一万年前的新石器时代。
古人认为,琥珀都是大海恩赐的金黄色的、温暖的珍宝。这些美好也入侵到了神话传说中的各个角落。北欧神话里关于琥珀的由来就有多个版本:比如,爱与美的女神芙蕾雅因为找不到丈夫而哭泣,她的眼泪滴落在岩石上变成了黄金,在进入大海后又变成了琥珀。另外,还有说法,说琥珀是海神的女儿美人鱼因为思念陆地上的恋人王子,哭泣时流下的眼泪凝结而成,也被称为“人鱼的眼泪”。
古阿拉伯人将琥珀唤作“Amber”,与今天的琥珀英文名相同,意为“海上的漂流物”,主打一个实在。古希腊人则称琥珀与金银合称为“electrum”,意为“放射的阳光或者阳光的光芒”,说的是一种观感,你听着会不会觉得有点耳熟?有点“来电”?对,琥珀经过摩擦后产生了静电,进一步产生了电荷吸引,这就是电electric的由来。
说回到古埃及,古埃及人最崇拜的“圣甲虫”,它的饰品头顶就有一颗大红色琥珀,象征着圣甲虫正在推动太阳升起。在当时,人们认为没有任何一种矿物能媲美琥珀,它比金子更温暖,深邃,它几乎成了太阳神凯布利的专属石,被崇拜太阳神的古埃及人奉为至宝。
在古埃及人之后,捡起文明接力棒的古希腊人、古罗马人也对琥珀产生了浓厚的兴趣,那时的商人们争先恐后地奔赴波罗的海地区,购买琥珀,然后带回罗马卖给贵族,这样就可以换取等重的黄金,甚至有时还会加上一个健康的奴隶。在当时,琥珀是极为珍贵的奢侈品,被拿来作为首饰,或作为礼物送给心爱之人。
除了作为奢侈品,琥珀还有一点很有意思的地方是,一些低品质的琥珀被人们拿来用作香料和药物。古罗马人就发现了用琥珀在羊毛上摩擦可吸起灰尘的碎屑,因此他们认为琥珀能从人体内吸走疾病和邪祟,便将其作为护身符随身携带。更有甚者将其磨成粉直接吞服。一直到了今天,在不少欧洲人的观念里,琥珀目前仍然是散瘀止血、镇静安神的灵药。
而在古代中国,不同的形态的琥珀有了不同名字,所谓千年琥珀万年蜜蜡,这是错的。只不过中国人把透明的琥珀叫琥珀,不透明的叫蜜蜡而已。那为什么会有透明度的差异呢?简单来说,就是琥珀里面气泡数量越多,直径越大,琥珀的透明度就越低。
说到这里,我还想暂时打个岔,说一条和琥珀有关系的小小冷知识。无论琥珀,还是蜜蜡,其实都是外来词。
梵文中的“Maitreya”和巴利语中的“Metteya”,是“弥勒”,弥勒的谐音就是蜜蜡,它在东方文化中根子上就是佛教圣物,而且字选得好,“其色如蜜,其光似蜡”,蜜蜡。
虽然早在汉代就已经有琥珀这个词,但这个词也是一个音译外来词,古人从西域商人手中看到这些美丽的宝石,古波斯语里叫kahrupai,叙利亚语里叫hakpax,它们颜色像老虎的皮毛,呈黄色,斑驳的花纹也像老虎身上的斑纹,于是想象力和格局一起打开,认为里面凝聚的,是老虎的精魄,所以叫琥珀。
后人喜欢这个古怪的名字,在各类文献中,也屡屡有记载。唐代的志怪小说就记载道:“老虎死后,它的脑袋往往伏在地面上,眼睛冲下,那个地方会挖出状如琥珀的黄玉石,是老虎目光凝结的产物。”
北宋黄修复的《茅亭客话》里也有类似的记载,认为老虎死后,其眼睛的精魄会沉入地下化作宝石,成为琥珀。明朝的《本草纲目》也写着,“虎死则精魄入地化为石,此物状似之,故谓之虎魄。”
琥珀其实可能还有一个本土的名儿,是育沛。《山海经·南山经》里就说,这种珍贵的奇石,育沛是海中产生的,并且佩戴它可无疾病,一些学者认为这很可能指的就是琥珀。
当然,古时也有聪明人,他们把事情看得很通透,甚至把琥珀的成因都解释得非常科学。唐代的诗人韦应物,有一首诗,名为《咏琥珀》:“曾为老茯神,本是寒松液。蚊蚋落其中,千年犹可觑。”翻译成白话文,简直就是科学词条:这琥珀,就是松柏类植物分泌的液体,内里包含的生物是在树脂刚刚分泌出来时被粘住的。
此后,新的树脂不断分泌出来,就将这些生物包裹在其中,经过数千年的演变就形成了琥珀。你看,琥珀的形成原理基本被韦应物解释得明明白白。而且值得一提的是,研究表明,咱们的老祖宗们在汉代前后,就对琥珀有静电效应的这个物理特性有了较深刻的认识。
讲完了琥珀的形成,以及它在古代各国的流通、功效、装饰效果等内容,咱们来讲讲第二个部分,也就是我自己去缅甸矿区寻找琥珀的经历。
这是全书中最有意思的一个部分,有很多第一手的描述和细节,毕竟对于大多数的读者来说,缅甸这个国家虽然距离中国很近,但是还远说不上熟悉。缅甸的琥珀矿区确实很难进入,近些年来,缅甸内战战火不断,使得北部地区的琥珀很难穿过硝烟与世人见面。
但是出于研究的需要,在2015年,我还是怀着忐忑的心情踏上了旅程,要去的目的地是位于胡冈河谷的琥珀矿区。胡冈河谷这个地名,在缅语里是“魔鬼居住的地方”,因此它还有另外一个名字——野人山。当时出发的季节是胡冈河谷的雨季,森林里的蚊蚋和蚂蟥异常活跃,毒蛇和瘴气更是让人防不胜防。在第二次世界大战之前,这里都是无人区。
我们从缅北的大城市密支那出发,开着越野车走了大约7个小时,经过数个军方的检查站,一行人才到达河谷附近的小城。此后又是小舢板,再是打了个大象Taxi,摇晃了许久我们才通过泥泞不堪的山路,来到矿区。
虽然去的矿区在当时是世界上唯一进行商业开采的白垩纪琥珀矿,但打眼望去,整个环境毫不起眼,遍地是绿蓝相间的帐篷,密密麻麻的几千个,像极了马赛克。每一个帐篷下面就是一个矿井,矿井非常窄,方形井口边长仅约1米,洞下的开采半径被限制在10米以内。矿区的珀农们的挖掘设备非常落后,纯靠人工,有时候连安全绳都不系,徒手爬进矿井,一镐镐、一锄锄地挖土。当遇到琥珀层时,珀农就会横向工作,沿着矿层挖琥珀。
在此行之前,我就一直好奇,这些矿井能到达多深的地方呢?其实在很长一段时间内,琥珀矿井的深度在10—15米,此前英国人和加拿大人开采的多数是这个深度和层位的琥珀,但近些年来,这里来了很多具有红蓝宝石采矿经验的工人,可以将矿井挖到100多米的深度。
随着深度的变化,琥珀的品种也有所不同。离地表很近,通常只有三五米,最深不过10米的是血珀层。穿过血珀层之后的90余米地层中,棕红珀最多,其次是金珀或者根珀,分布并没有明显的规律。而100米以下的珀种,目前还不清楚。
不仅如此,季节对开采的影响也很大,在不同的季节里,珀农们会挖掘不同的珀种。每年的5月下旬到10月,是漫长的雨季,珀农们开采前要用水泵从矿井里抽水后才能开工。如果遇到连绵雨天,只能改挖地表浅层的琥珀,所以这个季节新上市的琥珀多以血珀为主。10月雨季结束,矿井内积水退去,可以再次进行深层作业,开采更多品种。
从地质学的角度而言,胡冈谷地中的沉积,是以白垩纪和新生代的沉积岩及火山岩为主。当时我曾仔细观察了矿井周围的岩壁——那里除了灰扑扑的琥珀外,还能清晰地看到地层中的不同岩石。我发现,岩壁以碎屑沉积岩为主,其中还夹杂着薄层灰岩和炭质岩,看来在远古时代,这里应该是海湾或者河口。
不仅如此,我还在矿区地层中采集到了一些海洋生物化石,以及黄铁矿。所以,可以粗略推断,缅甸琥珀矿区的古环境是一个沿海森林生态系统。
这次缅甸之旅,对我来说,彻底打开了一个古生物研究的新世界。从2015年开始至今,我的课题组已收藏了数百件脊椎动物琥珀标本以及数千件无脊椎动物琥珀标本,除了古鸟类和非鸟恐龙的肢体外,还包括各种各样的古鸟类羽毛或恐龙羽毛,各种不同的蜥蜴、壁虎、蝾螈、青蛙,甚至包括极难保存为化石的蛇类,给我们带来了丰富的白垩纪生态信息。
我有时想象,如果回溯到距今约一亿年前,它们生活的时代是如何一番景象?
白垩纪中期,正是地球历史上地质变化最强烈的时期之一,联合古陆,又称盘古大陆进一步分离及破碎化,各地发生了强烈的海底扩张和频繁的火山活动。此时的缅甸北部区域是一个古海洋边缘,生长着一片繁茂的森林,这里的松柏类大树参天,蕨类、苔藓和被子植物则在较低处繁衍。
在森林中,有蚊、蝇、蜂、蚂蚁、甲虫等昆虫,此外还有蜘蛛、蝎子、蜈蚣、马陆等节肢动物在四处爬动、进食、争斗。林间有大大小小的蜥蜴和青蛙时不时吞食着虫儿,而反鸟类和小恐龙则在林间、地面不停地穿梭觅食。
所有这一切,都被时不时滴落的树脂悄悄地记录,又经过沧海桑田,在两千余年的岁月中,被发现、打磨、研究,并出现在大众面前。
这些标本中,我最为珍视的,也是最重要的,就是小恐龙“伊娃”了。
2016年12月9日,由我和加拿大合作伙伴瑞安领衔的研究团队在北京宣布,我们找到了有史以来的第一件恐龙琥珀;一时间激起了全球科学媒体的普遍关注,热度仅次于引力波的发现。
在大多数人的认知里,恐龙有着蜥蜴般粗糙外皮和鳞片,庞大的身躯,可怕的破坏力,长羽毛跟它们是扯不上关系的。但其实,近些年的研究逐渐表明,恐龙身上也长有羽毛,恐龙和鸟之间的界限逐渐模糊。
所以说到这里,咱们可以给恐龙重新下一个定义。传统古生物学分类中,恐龙有两个主要分类,即蜥臀类和鸟臀类,前者包括兽脚类与蜥脚类。兽脚类恐龙的一个分支在侏罗纪演化成鸟类,大量的化石证据与基因证据都证明了这个结论的可靠性,甚至咱们完全可以说,恐龙没有灭绝,鸟类就是恐龙。因为,咱们将除鸟类之外的恐龙统称为“非鸟恐龙”。
2015年盛夏,在密支那,相熟的琥珀商人拿出一块琥珀向我推荐,说这是一块很有意思的植物琥珀。他给这块琥珀起了个名字,叫“蚂蚁上树”,因为在琥珀里有两只蚂蚁,还有一株蓬勃的“草”。他觉得我一定会喜欢这块琥珀。
我接过琥珀,对着阳光,用放大镜认真地端详了一番,心就开始怦怦跳。这哪里是植物,这分明就是一个原始的羽毛结构!有着明显的羽枝和羽轴,还有色素残留的痕迹。由深及浅地沿着椎体结构分布,层次分明。
我果断地拿下了这块琥珀。几天后,我一回到北京,就火速去到中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,找到徐星院士。徐老师在显微镜下仔细地观察了这个标本,慎重地对我说:“羽毛非常原始,属于恐龙的可能性非常大。”
随后,我联系我的加拿大导师,菲利普·柯里院士,他知道后激动不已,说这是个非常难得的研究,因为此前从未想过有朝一日可以看到如此“新鲜”的恐龙。他建议我和我在加拿大求学时期,艾伯塔大学的师兄瑞安·麦凯勒联系,因为瑞安对琥珀和羽毛都有着非常丰富的研究经验。
当我带着这块琥珀来到加拿大,瑞安从体视镜下看到这枚琥珀后,他抬起头认真地看着我说:“立达,谢谢你,我想这就是我的人生中的高光时刻了,这些标本一定会震惊世界。”
我们采取了很多现代化手段,来对这根琥珀中的羽毛进行结构分析,重新形成高清影像,在随后的分析中,我们又得到了另一个好消息,在这根小小的羽毛中,还有几节尾椎骨。
按照羽毛的形态,我们可以初步判定,它的主人伊娃是一只小恐龙,属于手盗龙类。这类恐龙有着细长的手臂,半月形的腕骨,以及三指形的手掌,它们的共同特点是拥有能够折叠的手掌,让这些恐龙看起来就像一只鸟,甚至一只鸡。
手盗龙类中有很多非常小的个体,比如生活在1.6亿年前的中国华北的近鸟龙。近鸟龙的体长仅有34厘米,重约110克,是一种拥有飞羽的小型恐龙。伊娃标本的尺寸与近鸟龙很接近。
虽然伊娃除了几节尾椎,只遗留下一根羽毛,但它帮助古生物科学家解决了一个巨大的疑难问题。当恐龙逐渐演化为鸟类,那么对飞行至关重要的羽毛,形态是如何发展的?
根据科学家的分析,恐龙身上出现的最早形态羽毛,是丝状的绒毛,主要功能是保暖。那么问题来了,简单的丝状绒毛,到底是如何演化为结构复杂的羽毛的?实际上,羽毛其实是皮肤的衍生物,它们一般由羽轴、羽枝和羽小枝组成。一开始,这些羽毛就像是小小的管状物,渐渐地,这些管状物变得越来越长、越来越细,就像是一丛丛细丝从恐龙的皮肤上绽放出来。
其后,这些细丝上开始长出更多的小枝,形成了羽轴和羽枝的组合类型,如同树干与树枝一样。慢慢地,羽轴、羽枝和羽小枝成了固定的组合,羽小枝上也出现了羽钩,使羽毛紧紧相连。
浓密的羽毛,不仅给了恐龙以调节体温的能力,还在日后的飞行中,提供了更好的空气动力学外形与升力。而伊娃这根羽毛,如果放大后仔细观察,就会发现,虽然羽毛上还没有发达的羽轴,但羽枝和羽小枝已经一应俱全。这就说明,羽轴的诞生相对要晚。
除了这件“小恐龙伊娃”的羽毛琥珀,我还仔细研究过一件名为“天使之翼”的琥珀,它里面保存的是一支古鸟类的翅膀。这个标本很小,展开后仅有18毫米,从某种意义上讲,这是世界上最小的恐龙,科学家推测它的体长仅仅只有3.5厘米。
这种古老的鸟类,被称为反鸟类,出现在白垩纪,灭绝于白垩纪末期,是中生代鸟类中最繁盛的一个类群,它们的化石在全世界各地都有发现,包括中国、阿根廷、欧洲和北美等地。
当其他恐龙或者鸟类还在进行短距离滑翔练习的时候,反鸟已经是体态轻盈、善于飞行的空中主宰了。而它之所以叫“”反鸟类”,是因为它们肩胛骨等部位的连接方式,与现代鸟类相反。反鸟类是一种掠食性的鸟类,具有锐利的牙齿和爪子,适合捕食鱼类和其他小型动物,但飞行能力要差一些。
“天使之翼”不仅形态优美,它还帮助我们解决了另一个生物进化中的难题,反鸟类到底是早成性还是完成性?由于在白垩纪末期的大灭绝中,反鸟类和恐龙一道消失了,所以对于它的习性和其他细节,我们知之甚少。
听到这里你肯定要问,早成性和晚成性又是什么?举个简单的例子,你见过刚出壳的小鸡和小麻雀吗?小鸡刚出壳的时候,身体就披有绒羽,两眼睁开,两三个小时后,绒羽就能变干,小鸡也能实现自行站立,自行调节体温。不久之后,小鸡们就可以追随母鸡外出觅食。这就是早成性。
而另外一些鸟类,比如小麻雀刚出壳时,全身几近裸露,只有背部有少量绒羽,双眼紧闭,无法自行站立和调节体温,需要留在巢内由父母喂食一段时间后,才能长出羽毛,飞离鸟巢活动觅食。这就是晚成性。而天使之翼标本中的幼鸟,虽然个头很小,但它们的羽毛已经发育完全,这意味着反鸟属于早成性,在出壳后很快就能独立觅食。
看着这些珍贵的琥珀标本,我常常在脑海中想象这样一个画面:一亿年前,在缅甸北部潮湿的热带森林里,大大小小不同种类的鸟类和昆虫飞来飞去,它们竞争着树林中的资源和空间。其中,一些个体,在突然之间,被流下的树脂包裹住,动弹不得。这些小小的生命,连同它们的故事,从此被封存于晶莹剔透的琥珀之中,让亿万年后的我们,能够有机会跨越时空的限制,一窥过去的生命与历史。
以上就是《邢立达恐龙手记·琥珀篇》这本书里,我想跟你分享的重点内容。希望这一次的讲述,能让你了解人类与琥珀的古老渊源与历史,进而更好地了解地球历史和生物演化,拓展想象力和创造力,燃起对自然科学的兴趣。
再次感谢大家的关注!
(王申娜女士对本文亦有贡献)
划重点
1.琥珀,就是远古时代的树脂化石,由于其中保存的远古生物遗骸,因而是古生物学研究的重要资料和依据。
2.距今一亿年前,缅甸北部区域处于远古海洋与陆地交接处,拥有大片松柏植物,以及丰富的鸟类与昆虫,恐龙和其他动物资源,因此这里的琥珀数量丰富,保存的古生物种类繁多。