科普文章
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美国科学家将X射线衍射用于分析恐龙化石中的胶原蛋白
（化石网报道）据中国科学报（徐徐）：美国伊利诺伊理工大学一个实验室正利用纤维衍射分析人类大脑和心脏以及霸王龙化石中的组织结构。极少有研究人员利用这种X射线衍射，因为完成实验需要大量时间和人力。但由于该校Joseph Orgel实验室专门从事相关研究，因此其开展了很多定制项目。Orgel团队制作的结缔组织、神经组织和恐龙组织中细丝状胶原纤维图像的分辨率达到一米的十亿分之一。
在日前于加拿大多伦多举行的美国结晶学会第68届年会上，Orgel解释了利用X射线纤维衍射开展的工作。
在X射线衍射中，研究人员向样本发射X射线束并且测量光束的衍射角度和强度，以创建样本分子结构图。和医生可能拍摄的基于密度反差的X射线图不同，X射线衍射探寻的是衍射光的模式，以便查看样本的内部对称性并且判断其晶体属性。
Orgel利用X射线衍射法研究了出现在骨头、组织和韧带中的I型胶原蛋白。“这是一种非常强大的方法，因为它能在不修改样本的情况下进行取样。你可以采集尽可能多的样本，将它们放在X射线束中，然后衍射样本。”Orgel介绍说，“它还能展示大分子结构。”
在一些可能带来争议的结果中，Orgel的X射线衍射数据展示了来自基本被认为是恐龙化石的大量晶体状组织成分。Orgel解释说，尽管研究胶原蛋白的专家就该结果达成一致意见，但古生物学家尚未就此项发现达成共识，因为它打破了这个领域长期存在的范式。“人们不愿相信，在一些被搁置到博物馆架子上的化石样本中，实际上保存了相当数量的组织。”
Orgel实验室还利用X射线衍射探寻了人类组织结构。通过观察大脑和心脏组织中的结构变化，研究者可追踪同受伤相关的损害和发生潜在风险的部位。2018-07-26 -
美国古生物学家称怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大恐龙足印化石
美国古生物学家称怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大恐龙足印化石
（化石网报道）据中新社休斯敦7月24日电：美国学术期刊24日发表研究报告：美国古生物学家称，怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大的恐龙足印。
《今日美国》消息称，学术期刊Peerj当日发表的一份研究报告指出，通过3D扫描技术测量和比较，美国古生物学家认为，20年前，在怀俄明州发现的一个长约1米的足印属于地球上最大的陆地动物――蜥脚类恐龙。科学家暂无法判断其确切的种类，但他们分析认为，这只“大脚怪”是电影《侏罗纪公园》的食草恐龙――腕龙的近亲。研究报告指出，这是有史以来发现的最大的恐龙足印。
报告作者之一、美国自然博物馆研究员Emanuel Tschopp表示，这个足印必定属于有史以来最大的陆地动物――蜥脚类恐龙。
研究报告介绍，这个巨型足印化石是堪萨斯大学探险队于1998年在怀俄明州莫里逊组(Morrison Formation)地层发现的。埋藏在长颈恐龙的尾巴下面。科学家们认为，它是一个左后脚印。他们估计这只恐龙的臀部距地可能高达4米。
该报告还指出，距今1.5亿年前，这种蜥脚类恐龙生活在犹他州东部到怀俄明州西北部的广袤大陆上。Tschopp表示，相较之下，在此期间的其他蜥脚类恐龙生活范围较小。
蜥脚类恐龙曾是陆地上最大的动物，主要生活在侏罗纪和白垩纪，包含100多个种类。它们绝大多数都是用四肢行走的巨型素食恐龙。头小、脖子长、尾巴长，牙齿呈小匙状。人类有史以来发现的最大的蜥脚类恐龙是“巴塔哥尼亚泰坦龙”(Patagotitan)，体长37米。
据《科学新闻》报道，研究小组还将继续在怀俄明州的黑山地区工作，希望发现更多的恐龙化石。2018-07-26 -
科学家模拟1.5亿年前大气环境 发现巨型蜥脚类恐龙的营养状况比原先认为的要好
（化石网报道）据北京日报（辛华）：侏罗纪的一些草食性恐龙体重高达几十吨，它们平常吃的东西营养价值如何？英国和德国研究人员日前在英国《古生物学》杂志上发表论文说，他们模拟1.5亿年前的大气环境，种植蜥脚类恐龙爱吃的植物，发现这些巨型素食者的营养状况比原先认为的要好。
蜥脚类恐龙是地球上出现过的最大陆生动物，在侏罗纪和白垩纪分布广泛，知名成员包括梁龙、迷惑龙、马门溪龙等。这类恐龙有着长脖子、长尾巴和粗壮的四肢，体长可达30多米，以蕨类、银杏等植物为食。
在蜥脚类恐龙繁盛的时代，地球气候与今天大不相同，不同地区温差较小，大气二氧化碳含量高。此前一些研究认为，二氧化碳含量升高会导致植物长得更快，但营养价值降低。
地球大气二氧化碳浓度目前约为400ppm（1ppm为一百万分之一），中生代很长时间内都高于这一水平，最高曾突破2000ppm。
英国利兹大学等机构研究人员设置了潮湿、温和的室内种植环境，二氧化碳浓度从400ppm到2000ppm不等，种植多种中生代植物。随后采集叶子，干燥、磨碎后用人工发酵系统处理，模拟恐龙的消化过程。
分析显示，在二氧化碳浓度高的环境中，许多植物对于恐龙来说，营养价值比以前估计的高得多。这意味着食草性恐龙的平均食量比预期的要低，同样规模的生态系统能养活更多的恐龙，种群密度最高可比原先认为的高出20%。
研究人员说，此前研究是根据昆虫代谢机制进行的，而恐龙与昆虫对植物能量的利用率可能大不相同，因此他们开展的新实验与此前研究结果并不一致。了解恐龙饮食结构有助于人们更好地认识恐龙的生活方式。这种方法还可用于研究其他已灭绝的巨型食草动物，例如一些现代哺乳动物的祖先。2018-07-26 -
美国犹他州发现的古老恐龙Akainacephalus johnsoni被盔甲覆盖（化石网报道）据cnBeta：科学家在美国犹他州发现一种古老的恐龙，命名为Akainacephalus johnsoni。犹他州自然历史博物馆的古生物学团队经过研究认为，Akainacephalus johnsoni非常引人注目，恐龙被盔甲覆盖，它被一个全面的骨质沉积物保护。
这些沉积物实际上是恐龙铠甲，并一直向下延伸到它的尾巴，使得Akainacephalus johnsoni隶属于甲龙类物种，它也可能是最迷人的一群，古生物学家认为，那些铠甲会给恐龙带来华丽的外观。
Akainacephalus johnsoni尾巴曾被用作防御性武器，事实上，科学家们表示，这一最新发现与亚洲的恐龙遗存有更多共同点，而不是像之前在北美发现的其他物种。这导致了这样的理论，即甲龙类在现在的两个大陆之间穿越了一座土地桥梁，也就是说，超过7600万年前，亚洲和北美大陆曾经连接起来。这不是第一次有人提出这种理论，因为早期的恐龙发现，也表明古时从现在的蒙古和中国到北美是可能的。2018-07-26 -
非洲发现地质记录史上已知最古老的颜色
（化石网报道）据新华社：一个国际研究团队9月9日称，他们发现了地质记录史上已知最古老的颜色，这种从非洲撒哈拉地区地下岩石提取出来的亮粉色色素形成于11亿年前。
发表在最新一期美国《国家科学院院刊》上的研究结果显示，从西非毛里塔尼亚的海相黑色页岩中提取出来的色素比此前发现的色素早了5亿多年。
论文第一作者、澳大利亚国立大学地球科学学院的努尔·古奈里在一份声明中说：“这种亮粉色的色素是叶绿素分子的化石，叶绿素产生于古代海洋中有机物的光合作用。”
这项由澳大利亚、美国和日本学者共同完成的研究显示，化石粉末浓缩时的颜色为血红色到深紫色，亮粉色是稀释后的颜色。
古奈里说，对这种古代色素的分析表明，10亿年前，蓝藻菌处于海洋食物链的底端，这有助于解释当时为何没有动物。
研究负责人、澳大利亚国立大学地球科学学院副教授约亨·布罗克说，海藻的体积比蓝藻大1000倍，是更丰富的食物资源。蓝藻6.5亿年前在海洋中消失，而海藻则开始迅速扩张，为复杂生态系统的进化提供大量能量，最终出现了包括人类在内的大型动物。
相关报道：科学家在数十亿年的化石中发现世界上最古老的颜色
（化石网报道）据太平洋电脑网（Evelyn）：外媒报道，近日，来自澳大利亚、日本、美国的科学家发现了被他们称为是地球上最古老的颜色。早在10亿多年前，亮粉色色素是一些生活在远古海洋的最早微生物的遗骸，最新的发现则填补了化石记录的空白。“最古老颜色”本身是叶绿素的分子化石，它们在海洋的黑色页岩中被发现。
在地下，这些化石呈现血红色或深紫色，但一旦被提取、碾碎和稀释，它们就会呈现出明亮的粉色。
虽然大家知道生命是从很小的状态开始然后逐渐发展到人们现在看到的各种大小和形状，但具体是怎么发生的却不得而知。由于来自18亿至8亿年前之间的微生物化石并不多，所以人们还不清楚6亿年前左右大型动物是如何出现的。
最新的发现可以追溯到11亿年前，这些色素由蓝藻细菌产生，这在当时非常常见，但却可能不是支持大型生物体的重组食物来源。然而几亿年后，海藻开始蔓延进而开始能够支持越来越大的生命形式。
该项研究的高级首席研究员Jochen Brocks表示，虽然藻类仍是非常微小，但它们却比蓝藻细菌大了一千倍，而是还是一种更加丰富的食物来源。“蓝藻海洋大约在6.5亿年前开始消失，这个时候，海藻开始迅速蔓延，这位复杂生态系统的进化提供了所需的能量。在那里，包括人类在内的大型动物得以在地球上繁衍生息。”
相关研究报告已发表在《PNAS》上。2018-07-20 -
阿根廷发现最早的蜥脚类恐龙化石——生活在三叠纪晚期的Ingentia prima
阿根廷发现最早的蜥脚类恐龙化石——生活在三叠纪晚期的Ingentia prima
（化石网报道）据科技日报（张梦然）：英国《自然·生态与演化》杂志9日在线发表了一篇论文，详细介绍了最新发现的生活在三叠纪晚期（约2.37亿年前—2.01亿年前）阿根廷地区的恐龙化石。这一标本来自地球上最早出现的巨型蜥脚类动物之一，比它的近亲泰坦龙出现还要早，这一新发现改变了人们之前的认知，有助于更好地理解这一分支是如何演化成如此庞大的体型。
恐龙曾是陆地上的统治者，而其中的主角则是有100多个种类的蜥脚类恐龙。尽管当时陆地上的生命已出现了数亿年，但是除了蜥脚类恐龙之外，陆生动物中没有身长超过20米的。
最早的蜥脚类恐龙其实是两足行走的矮小动物。科学家们曾认为，恐龙支撑全身的笔直腿部和持续快速的生长模式是它们能进化成擎天巨兽的关键。
新发现的原始Ingentia种（Ingentia prima）和之前已知的似蜥脚莱森龙种（Lessemsaurus sauropoides）归并为莱森龙属。阿根廷圣国立胡安大学研究人员塞西利亚·阿帕尔德提及其同事，仔细研究了它们的化石，发现这些恐龙出现在2.37亿年前—2.01亿年前，比腕龙和梁龙还早了4700年；生活位置也就是今天的阿根廷所在的位置。
研究人员表示，莱森龙重约7吨—10吨，拥有很长的脖子和尾巴，但没有梁龙的长。和后来的蜥脚类动物一样，莱森龙也有类似于鸟类的气囊，正是这种呼吸系统让这种巨型动物可以保持较低的体温。和它们近代同类不同的是，莱森龙站立时腿部弯曲，骨骼经过加速破裂越长越粗。
研究团队认为，这一结果表明，“变成”巨型恐龙的方式不止一种，最后演化而成的标志性蜥脚类恐龙，显然得益于这一开创性的漫长演化史。2018-07-20 -
214万年来的非洲东南部水文气候重建 气候变化或间接导致粗壮傍人灭绝
214万年来的非洲东南部水文气候重建 气候变化或间接导致粗壮傍人灭绝
（化石网报道）据科技日报北京7月16日电（张梦然）：在英国《自然》杂志近日发表的一项研究中，法国科学家详细介绍了对过去214万年的非洲东南部水文气候（指水和气候之间的相互作用）的重建工作。研究人员指出，重建过程中发现的气候变化，很有可能对早期古人类的演化产生过影响，并间接导致了粗壮傍人（Paranthropus robustus）的灭绝。
水文气候是陆地表面和大气的水分相互作用。人们在和水分循环系统异常所带来的水旱灾害做斗争的过程中，对于水分循环系统自然规律的认识也在不断深化和发展。但是，人们对东非过去200万年的气候变化知之甚少，只知道它或许曾经对人类早期的演化过程产生过影响。至今仅存的长期观测记录，来自于非洲东南部热带地区的马拉维湖，显示该地区在过去130万年里气候逐渐湿润。
此次，法国波尔多大学研究人员辛波尔特·卡雷及其同事，利用取自非洲东南部林波波河河岸的海洋沉积岩芯，和印度洋西南部海面的温度记录，重建了林波波河流域在过去214万年间的水文变化。
研究团队发现，在100万年前到60万年前这段时间里，非洲东南部的气候逐渐变得干旱，与马拉维湖观测记录的变化正好相反。这一发现表明，南极冰山体积不断增加使得当时靠近赤道的雨带范围逐渐缩小。
研究人员推断，长期的干旱化过程很有可能使粗壮傍人偏爱的居住地范围不断缩小，并间接导致粗壮傍人的灭绝。2018-07-20 -
从单细胞到多细胞——科学家发现跨越生命的重要门槛或许没有那么难（化石网报道）据中国科学报（晋楠编译）：数十亿年前，生命跨过了一个门槛。单细胞开始结合在一起，没有形态的、单细胞生命的世界踏上了一条演化征程，并形成了今天从蚂蚁到梨树，再到人类等各种形态和功能的多细胞生命。这是生命历史上最重要的转变，然而一直以来，人们并不知道它是如何发生的。
单细胞和多细胞生命之间的鸿沟几乎无法逾越。单个细胞的存在是简单的、有限的。像隐士一样，微生物只需要养活自己；虽然有些微生物偶尔也会联合起来，但它们与其他微生物之间的协调和合作都并非必要。相比之下，多细胞生物体内的细胞——从某些藻类所拥有的4个细胞到人体内的37万亿个细胞，都放弃了各自独立性，顽强地结合在一起，承担着特殊的功能，为了更大的利益而减少自身繁殖，只增长到它们履行其功能所需要的数量。而当它们反抗时，癌症就会暴发。
多细胞生物带来了新的功能。例如，动物为了寻找更好的栖息地、躲避捕食者和追捕猎物而获得了灵活性；植物可以深入到土壤中寻找水分和养分，它们也可以朝着向阳的地方生长，从而让光合作用最大化；真菌则建立了巨大的生殖结构来传播孢子。虽然多细胞生物有很多优势，匈牙利科学院生物研究中心进化生物学家Laszlo Nagy说，但传统上它“被认为是一个重大的转变，而且其中充满了巨大的遗传障碍”。然而，现在Nagy和其他研究人员了解到，这一过程可或许并没有想象中那么艰难。
或许没有那么艰难
多细胞生物的迹象可追溯到30亿年前，当时类似微生物席的观感物出现在化石记录中。一些人则主张，在美国和亚洲发现的20亿年前的线圈状化石（或为蓝绿藻或绿藻化石），或者在南非发现的25亿年前的显微镜细丝，才是代表多细胞生命的首个真正证据。而其他种类的复杂生物直到很久以后才出现在化石记录中。很多人认为，海绵动物是最原始的活体动物，可被追溯到7.5亿年前；但也有许多研究人员认为，在5.7亿年前很常见的叶状生物群——埃迪卡拉生物群是第一种确定的动物化石。同样，化石孢子表明，多细胞植物是至少在4.7亿年前由藻类进化而来的。
植物和动物跨向多细胞生物都只“跳跃”了一次。但在其他群体中，这种转变则一次又一次地发生。基于对不同种类的真菌（一些单细胞，一些多细胞）相互联系的研究，Nagy在去年12月8日发表于bioRxiv的一个预印本中总结道，真菌很可能在十几种不同的情况下以子实体的形式进化出复杂的多细胞生物。同样的道理也适用于藻类：红藻、褐藻和绿藻在过去10亿年左右的时间里进化出多细胞形态。
美国加州大学伯克利分校生物学家Nicole King发现了揭示这些古老转变的一扇窗户：鞭毛藻，似乎正处于跃向多细胞生物边缘的一种现存的原生生物。这些单细胞动物的近亲拥有鞭状鞭毛和较短绒毛的颈部，类似于排列在海绵动物体内过滤食物的“领”细胞。有些鞭毛藻本身可以形成球状菌落。20多年前，King学会培养和研究这些水生生物，到2001年，她的基因分析开始对当时的观点提出质疑，即向多细胞生物的转变是一个重大的基因飞跃。
总的来说，通过对21种鞭毛类动物活性基因的调查，King团队发现，这些“简单”的生物体约有350个一度被认为是多细胞动物独有的基因家族，相关成果5月31日发表于eLife。如果像她和其他人认为的那样，鞭毛类动物能让人们一瞥动物的单细胞祖先，那么这种生物已经具备了多细胞生命的条件。西班牙国家研究理事会和巴塞罗那庞培法布拉大学的进化生物学家Inaki Ruiz-Trillo说，King和团队“把原生生物带到研究动物起源的前沿”。
多细胞进化的关键
当细胞结合在一起时，它们不仅仅将现有基因用于新的用途。通过对团藻（一种可形成带有鞭毛的绿色球体的海藻）开展的研究表明，多细胞生物也找到了利用现有功能的新方法。团藻及其亲缘类群跨越了向多细胞生物的过渡。团藻个体有500到6万个细胞排列在一个空心球体中，而它的一些亲缘类群如盘藻只有4到16个细胞，其他亲缘类群则完全为单细胞。通过对从一个细胞到数千个细胞的连续体进行生物学和遗传学对比，生物学家正在收集越来越复杂的生命的需求。亚特兰大佐治亚理工学院进化生物学家Matthew Herron说：“这些海藻类群让我们了解到多细胞生物进化过程中的一些步骤。”
这些研究表明，在复杂的生物体中，特殊细胞的许多功能并不是新的。然而，普林斯顿大学理论生物学家Corina Tarnita说，单细胞生物的特征和功能在其多细胞亲缘物种中被在时空上重新排列。
另一组生物体则暗示了现有基因和功能的重组是如何发生的。在过去10年里，Ruiz-Trillo和同事已经比较了十几种原生生物和动物的基因组，这种对比强调了动物基因组更大的规模和复杂性，相关成果7月20日发表于eLife。而Ruiz-Trillo与以色列魏茨曼科学研究所的Arnau Sebé-Pedrós、巴塞罗那基因调控中心的Luciano di Croce合作，还做出了一项更有说服力的发现。他们分析了原生生物Capsaspora的基因调控信号组合，发现该原生生物利用与一些动物相同的分子，在特定的时间和地点开启和关闭基因：叫作转录因子的蛋白质和不编码蛋白质的长链RNA。但是它的启动子（与转录因子相互作用的调节性DNA）比在动物体内要短得多，也更简单，表明其调控并不复杂，相关成果2016年5月发表于《细胞》杂志。
对于Ruiz-Trillo和团队来说，这一发现指向了多细胞生物的关键：增加基因调控的微调。与单细胞祖先相比，这似乎是一个巨大的飞跃，但如果其部分原因在于重置基因开关，使现有基因在新的时间和空间变得活跃，那么看起来就不会那么艰难了。佐治亚理工学院的William Ratcliff表示：“这就是进化一直在做的事情，利用周围的事物来达到新的目的。”
跨过门槛 鲜少回头
如果多细胞来得如此容易，那么为什么复杂有机体的生命起源要经过几十亿年才能建立起来呢？传统上，研究人员一直将此归咎于早期大气含氧量低：为了获得足够的氧气，生物体需要尽可能高的表面与体积比，这迫使它们保持较小的体积。只有在约10亿年前氧气水平上升之后，才能产生更大的多细胞生物。
然而，英国剑桥大学古生物学家Nicholas Butterfield在2015年提出，低氧水平实际上有利于古代海洋生物中多细胞生物的进化。更大的多细胞生物（有多个鞭毛）更擅长将水从细胞膜上扫过以获取氧气。古代海洋中稀缺的营养物质将推动下一个阶段，即特殊细胞类型的进化，因为更复杂的生物体可以更有效地获取食物。至于为什么复杂的生物要花这么长时间才出现，Butterfield认为，这种滞后反映了进化出更复杂的基因调控所需的时间。
加州大学戴维斯分校进化生物学家Richard Grosberg说，Butterfield的理论“非常优雅和简约，它建立在物理和化学的基本原理之上，深植于地球化学、生物地球化学和生物物理学的背景之中”。
一旦生物跨过了多细胞的门槛，它们就很少回头。在许多世系中，细胞和器官的种类不断增加，它们发展出更复杂的方式来协调自己的活动。Ratcliff和瑞典于默奥大学理论生物学家Eric Libby在4年前提出棘轮效应的观点，是它导致复杂性不断增加。复杂生物的细胞越专门化、越相互依赖，就越难恢复单细胞的生活方式。英国牛津大学进化生物学家Guy Cooper和Stuart West最近在数学模拟中也验证了这一观点。在5月28日发表于《自然—生态与进化》杂志的报告中，两人写道：“劳动分工不是一个结果，而是更复杂有机体的一个驱动因子。”
一旦从单细胞到多细胞的初始转变被触发，一个复杂性日益增加的循环就此固定，而今天丰富多彩的多细胞生命就是其结果。2018-07-20 -
330万年前阿法南方古猿幼童骸骨化石分析发现其可能已懂得用双足在地面走路
塞拉姆的足部结构与人类一样，惟大拇趾较大和较凸出。
德西瓦认为塞拉姆已懂用双足行走。
（化石网报道）考古学家过去研究被称为“人类之母”的阿法南方古猿“露西”（Lucy）的化石后，认为古人类在约310万年前已开始双足直立行走。美国有专家近日研究一副历史比露西远20多万年的阿法南方古猿幼童骸骨化石，分析其脚掌结构后发现，她生前虽然仍以在树上攀爬为主，但可能已懂得用双足在地面走路。
领导研究的美国新罕布什尔州达特茅斯大学考古学副教授德西瓦（Jeremy DeSilva）和其团队，研究于2002年在埃塞俄比亚出土、被命名为“塞拉姆”（Selam）的阿法南方古猿的骸骨化石，骸骨的主人活于332万年前，比露西早逾20万年，死时只得2岁半。阿法南方古猿是迄今发现的最古老的人科动物之一。
研究人员发现塞拉姆的足部结构与现代人类一样，认为她已经懂得用双足在地面走路；然而研究人员同时发现她的大拇趾较大和凸出，与猩猩相似，因此相信尚年幼的塞拉姆当时仍需攀附在母亲身上或在树上攀爬，以避免留在地面可能遭受其他生物袭击。
德西瓦表示，有关发现有助研究古人类是如何演化以适应生活。是次研究刊于周三出版的《Science Advances》期刊。
相关报道：新研究称少年阿法南方古猿有着非常奇怪的脚趾骨头
（化石网报道）据cnBeta：据外媒报道，本周发表于《科学进展》(Science Advances)杂志上的一篇论文中提及了一个古老的人类祖先Selam。这个非常年轻的阿法南方古猿的足部化石是有史以来发现的最古老的人亚科足部化石。
研究人员称，Selam的骨骼遗骸表明，这个330万年前的物种在一个非常重要的方面与人类不同。“阿法南方古猿较地猿进一步进化，但还不像直立人那样能直立行走。Dikika足部化石增加了关于人类骨骼进化的性质的丰富知识，“该研究的高级作者、芝加哥大学的生物学和解剖学教授Zeresenay（Zeray）Alemseged表示。
研究人员指出，Selam的“大脚趾”与大多数现代人的脚趾看起来有点不同。“两条腿走路是人类的标志。但是，在充满掠食者的环境中不擅长行走可能导致灭绝，“该研究的主要作者、达特茅斯学院人类学副教授Jeremy DeSilva表示。“如果你生活在没有火、没有建筑、没有任何防御手段的300万年前的非洲，那么当太阳落山时，你最好能够站在树上。”
DeSilva认为这一化石证据指向爬树和抓握能力。“我们也有大型捕食者的化石，”DeSilva说。“如果他们晚上没有进入树林，我无法想象他们将如何幸存下来。”2018-07-20 -
琥珀里又有大发现：9900万年前的蛇宝宝
琥珀中的蛇皮 摄影Ryan C.McKellar
世界首次发现蛇类琥珀，命名为晓蛇，缅甸晓蛇和对应的CT重建 摄影/白明
古鸟类琥珀
蛙类琥珀
缅甸丽足介类标本 陈海滢 摄
藏有恐龙“伊娃”尾巴的琥珀
缅甸晓蛇的CT重建
缅甸蛇类复原图 绘图刘毅
缅甸晓蛇复原图 绘图刘毅
（化石网报道）据新浪科技《科学大家》（撰文 邢立达 中国地质大学（北京）副教授）：2016年初，一位熟悉的琥珀商人向我兜售一块“鳄鱼皮”，原因是这是一块相当大的皮肤，我当时笑着接过标本，心想着这大概率是一只硕大的蜥蜴，但眼前奇怪的模式却令我心里咯噔一下，如此均匀的菱形鳞片时期想起蜥蜴的亲戚：蛇，当即我就联系了多年好友，广东省生物资源应用研究所的蛇类研究专家张亮先生，张亮看了照片之后觉得很有趣，说：“由于身体结构的差异，蜥蜴身体的不同区域的鳞片形态并不一致，但蛇躯干上的鳞片其大小和形状很均匀。蛇的鳞片比较柔软，蜥蜴的则比较硬甚至还有皮内成骨。”这块琥珀出现的皮肤面积很大，鳞片的大小和形状非常均匀，而且从鳞片形状可以推断是属于某种蟒或蚺。至此，科学家团队手头上就有了缅甸琥珀中第一块蛇类琥珀的证据。
随后我联系了就读硕士时的母校——加拿大艾伯塔大学生物系的主任，著名的古生物学家迈克尔·考德威尔教授（MichaelW.Caldwell），他对蛇、沧龙等有鳞目化石非常熟悉。迈克尔认同这块琥珀中的皮肤属于蛇类，并与我相约加拿大一起观察标本。
科学的发现往往非常巧合，多年未见，而一旦出现，则往往并不孤独。一个月后，就在我拿着蛇皮琥珀快要登机的时候，接到了石探记科学团队的王宽来电，电话中的他心急火燎，“有一个蛇珀！你赶紧看看是不是！”。当时听了之后我简直兴奋得颤抖，而看到照片之后他更是觉得不可思议——半条小蛇就这样被困在琥珀中！科学家团队就这样得到了第二块蛇类琥珀，而且是最重要的一块，因为它有那么多的骨骼！有趣的是，这块琥珀背后也有另一个故事。
这块琥珀的发现者贾晓女士给我讲述了这块缅甸晓蛇琥珀的来历。“2016年初，我在开一批琥珀的原石，其中一块黑乎乎的料毫不起眼，我磨开了部分表皮之后，其中有一段动物包裹体和一些碳化的植物碎屑，是不是巨大的蜈蚣？我当时心里还蛮开心的，但在放大镜下仔细观察之后，我发现这些“蜈蚣腿”其实是在动物体内，很可能是一只残破的小蜥蜴的肋骨而已，但它的身体有些长。因为蜥蜴琥珀我已经有几块了，而且此枚琥珀的珀体并不好看，所以我没有继续研磨而是将其收了起来。不久后，你不是发表了古鸟琥珀的新闻吗，我看到新闻，才发现其中一件曾经与我阴差阳错擦肩而过，这对于一个挚爱虫珀的人来说，心里并不好受。我丈夫为了安慰我，拉着全家到出去旅游散心，在香港转机时，我路过一个小画廊，其中一幅眼镜蛇骨架的画作非常精美，我多看了几眼，突然一个念头闪现，这幅画里面的蛇骨和我此前那块琥珀里的实在太像了！当我意识到被束之高阁的“蜥蜴”有可能是一条蛇的时候，我抑制不住内心的狂喜，提前改签回到昆明，到今日我都清楚记得，当那条“蜥蜴”被磨去了全部了表皮，重新躺在我显微镜下面的时候，我心都要跳出来了，是的，它没有脚，尾巴残留的皮肤也不同于蜥蜴，我越看越诧异，我马上联系了我们石探记团队的陈睿博士打电话，陈博士也很兴奋，反复询问我标本的特征，让我拍了几十张微距照片给他，后来陈博士联系了你，当我带着标本给你看时，把你激动坏了，拉着我的手说，这可是超级幸运的一天，此前只在琥珀中找到过蛇皮，但现在终于找到了蛇骨骼！”
缅甸琥珀：科学研究的绝佳材料
目前科学家研究的绝大多数琥珀都是从公开的琥珀市场购得。
琥珀是树脂的化石，自古便被中西方各国珍爱不已，沙皇打造琥珀宫、佛教七宝之一为琥珀、海昏侯墓葬中发现虫珀佩件，便是最好的例证。作为一种珠宝，缅甸琥珀在约两千年前就已进入中国，并通过丝绸之路与欧洲市场连接。西方人直到1643年才搞清楚琥珀的产地，在那之前他们一直将缅甸琥珀称为“中国琥珀”。
2013年开始，随着缅北地区局势趋向平稳，琥珀产量增加，大量的琥珀从矿区到达密支那之后，逐渐在云南腾冲形成大型的琥珀市场，经过多重加工和交易，最终到达世界各地的消费者手上。与此同时，我们实验室也陆续从各种渠道获得了大量琥珀样本。这些没有经过腐化的动物肢体保存极为完好，具有与生前几乎无异的细节，是研究古生物演化的科学家们梦寐以求的素材。
此次研究的标本来自著名的琥珀产区——缅甸北部克钦邦胡冈谷地，它所处的区域有一个更著名的俗名——野人山。这片原始森林位于缅甸北方，东接我国云南省，周遭都是高耸入云的山岭，胡冈谷地发现的脊椎动物琥珀为科学家提供了一个了解三维保存恐龙时代古生物的绝佳机会。
数算起来，缅北矿区已经屡立奇功，为古生物研究提供了太多重要标本。2014年，我们在缅甸琥珀中找到了两个古鸟类翅膀——分别被我们称为“天使之翼”和“罗斯”，以及一个被我们称为“伊娃”的非鸟恐龙尾部，并在2016年将它们公之于众。那是人类首次看到如此鲜活的恐龙时代动物。此外，缅甸琥珀还保存了极为罕见的雏鸟琥珀，一只来自一亿年前的小鸟近乎完整地容纳在了琥珀中，它的头部、颈椎、翅膀、脚部和尾部，以及大量相关的软组织和皮肤结构，是以往石头化石上所不可能保留的细节，为古鸟类研究提供了千载难逢的材料。2018年，我们又发现了海洋甲壳类——介形虫以及蛙类，这些发现一经问世，就轰动了世界。
我们团队至今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，它们包含的白垩纪世界的细节异常丰富。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。比龙所处的世界是一片喧嚣，蚊、蝇、蜂、蚂蚁、甲虫等昆虫多种多样，此外还有蜘蛛、蝎子、蜈蚣、马陆等节肢动物在四处爬动、访花、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，反鸟类和小恐龙则在林间、地面不停穿梭，找准目标，大快朵颐。
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，在近两千余年的岁月中，偶被发现、珍视、打磨，成为美丽的珠宝或重要的研究标本，带我们穿越时光，一窥一亿年前恐龙时代的峥嵘。
我们数次造访胡冈谷地，就是为了探究琥珀矿区的地质背景和取得琥珀样本。通过对缅甸琥珀内含物的研究及对琥珀伴生火山灰的同位素测年，科学家最终确定缅甸琥珀形成于距今约9900万年的白垩纪中期，由松柏类南洋杉的树脂形成。
此次新发现的蛇类化石指示了该地区有着更广泛的生态多样性，对晚中生代蛇类的全球分布性也有重要研究价值。与其它脊椎动物化石相比，蛇化石是极为稀有的。这可能是大多数蛇类骨骼的质地都不是很坚硬，能形成化石并保存下来非常不易。而且，此前人们也从未在琥珀中发现过蛇类。我们地质大学团队和石探记科学团队在2016年初陆续发现了这些蛇类琥珀，然后耗费了非常大的精力来重建骨骼的三维结构，研究表明，此次发表的标本是区别于以往所有蛇类的新物种，也是首次在琥珀中发现的新生蛇，这些标本表明古代蛇类曾在海洋边缘的森林中生活。
三维重建琥珀蛇骨骼
蛇的祖先可以追溯到侏罗纪中期，比如1.67亿年前的安氏黎明蛇（Eophisunderwoodi），但它们的化石比较破碎，提供的信息不多。当时间到了晚白垩世早期（约1亿至9500万年），蛇类已经有了全球性分布，南欧、非洲、北美、中东和南美都曾发现了蛇类化石，而且所有的标本都是发育成熟的蛇类，它们大多数失去了前肢，但有的还保留着小小、没有多大作用的后肢。
新发现的这两件蛇类琥珀化石标本中，显微CT为这些蛇类提供了了详细的、立体的三维解剖结构，这批标本中最重要的一件，有些许腐烂，已经暴露出骨骼，这种情况反而对显微CT等无损设备的成像十分有利，通过对CT数据的重建、分割和融合，学者们最终无损得到了所有骨骼的高清3D形态。
在显微CT的帮助下，我们发现这个琥珀蛇的个体长4.75厘米，保存了铰接式的颅后骨骼，包括了约97枚椎骨、肋骨和部分皮肤。这97枚椎骨中的前87节加上肋骨构成了躯干，剩余10节构成尾部。标本的单一椎骨非常小，躯干椎体长约0.5毫米，尾椎长约0.35毫米，其尺寸和形态上与管蛇科红尾管蛇（Cylindrophisruffus）的新生蛇较为相似。虽然我们不知道这个个体一共有多少椎体，但参照同时代的斯莫里蛇类（simoliophiid）圣域哈氏蛇（Haasiophisterrasanctus），其颈椎与躯干椎共有155个，最大的椎骨位于第70至80节椎骨之间，因此我们推测这个琥珀蛇缺失了大约70节或者更多的椎骨，以及颈椎末端的颅骨。也就是说，如果标本完整，琥珀蛇的长度大约为9.5厘米。
从骨学角度，此次发现的标本根据如下特征可以被定义为蛇类：明确可见的腹下椎骨（前泄殖腔椎骨）有87节，推测总共有160节，超过除了蚓蜥类（amphisbaenians）和双足蜥类（dibamids）之外的所有细长的有鳞类动物，如帝 王蛇蜥（Pseudopusapodus）有55节的腹下椎骨。标本的脊椎骨还有着特化的椎弧凹与椎弧凸，这是蛇类的重要特征，这二个结构互相镶嵌着形成球状窝，使得蛇的每一节脊椎骨都能牢牢的相扣，并且又能转动灵活。
根据其骨学特征，学者将这件标本命名为缅甸晓蛇（Xiaophismyanmarensis）。属名Xiaophis中的“Xiao”源自中文“晓”，向发现该枚琥珀的石探记联合创始人、琥珀专家贾晓女士致敬，ophis为希腊语中的蛇；种名“myanmarensis”表明化石发现于缅甸。晓，这个字有着多层含义，不仅是收藏家的名字，也有破晓之意，暗示了这条蛇的原始，此外，也与小字同音，暗示着极小的标本。
缅甸晓蛇的解剖学结构显示了其作为现生蛇胚胎-新生蛇的特征。这些特征与东南亚地区红尾管蛇的新生蛇，或水游蛇的胚胎（头长5毫米）和新生蛇（头长8毫米）相似，比如椎孔至少比椎体大两倍，椎弓突和椎弓突关节无或弱骨化。重要的是，缅甸晓蛇还保存了骨骼个体发生的重要细节，例如椎弓突-椎弓凹关节开始沿神经弓板形成。
除了骨骼，缅甸晓蛇还保存下来的带鳞的皮肤，这些鳞片具菱形且很薄。我们知道，较大且呈矩形的腹鳞是大部分现代蛇的主要特征，可惜标本并没有保存下来。学者发现的另一件蛇类标本是琥珀中的蛇皮，这件标本代表了一只大型蛇类的蜕皮，鳞片呈菱形或圆菱形，鳞片间的表皮上有深线。一些区域能看到颜色的变化，但很可能不是原来的色彩，此外还能观察到圆形或环状的花纹。这张蛇皮的主人体长可能可达60至70厘米，是当时缅甸琥珀森林的大型掠食者。
缅甸晓蛇的颅后骨骼显示与其他白垩纪冈瓦纳蛇类极高的相似性，如阿根廷发现的、距今9000万年的狡蛇（Najash）和恐蛇（Dinilysia）。将缅甸晓蛇加入到早期蛇的系统发生分析中后发现，缅甸晓蛇位于冈瓦纳基干类群中，如狡蛇（Najash）、恐蛇（Dinilysia）和古裂口蛇（Sanajeh）及现代蛇（冠群）之间。缅甸晓蛇的形态与这些基干冈瓦纳化石蛇类似，而且位于后者和蛇类冠群之间，这些特征都表明它们是蛇类冠群的祖先。
此次发现的两枚琥珀都富含昆虫、昆虫粪便和植物残留物，这些琥珀内含物提供了独特的森林生态系统记录。缅甸琥珀中保存的一些植物（如苔藓类，竹状的单子叶植物）和无脊椎动物（如有爪类、盗蛛类、盲蛛类、蚧壳虫类）都表明，这是一个包含有淡水栖息地的、潮湿温暖的热带雨林生态系统。海生介形类的存在则表明，部分琥珀森林亦濒临海岸线。有趣的是，森诺曼阶几乎所有已知蛇类都表现了水生适应性或发现于河流沉积物中，而与陆地生活习性无关。此前唯一存在的例外是来自冈瓦纳阿根廷森诺曼阶湿地-干旱生态系统中的狡蛇。而缅甸晓蛇是首次在中生代森林环境中发现的蛇类，表明早期蛇类的生态多样性比以前的认为地更为多样。
从古地理角度，缅甸蛇类生存于南冈瓦纳的岛弧系统中，后成为劳亚大陆东缘的一部分。这些蛇琥珀位于劳亚大陆东部（印度除外，其只在新生代时期属于欧亚大陆），是中生代蛇类记录的重要的新基准点，其明确表明蛇类在至少1亿年前就已经完成了在各纬度的分布。
假设缅甸晓蛇可能从水生蛇类演化而来，后来迁徙到了外来地块的岛屿陆生环境中；特提斯海里广泛分布着多种森诺曼阶海生蛇，南美最近也发现森诺曼阶的海生蛇，这都表明在陆生和水生环境中的蛇类多样性出乎我们的意料。
总的来说，缅甸晓蛇等蛇类琥珀的发现，是人类首次在琥珀中找到蛇类，也是首次在化石记录中发现新生蛇，其个体发生学特征在蛇类化石中可以说是史无前例，这些琥珀为自然界最成功和最具代表性的动物群之一提供了绝佳的演化线索。
注：该研究由中国地质大学（北京）的邢立达副教授，加拿大艾伯塔大学的迈克尔·考德威尔教授（MichaelW.Caldwell），中国科学院动物研究所的陈睿博士、白明副研究员和刘晔博士，美国中西大学兰德尔·尼达姆教授（RandallL.Nydam）、澳大利亚南澳大利亚博物馆迈克·李教授（MikeLee），亚历山大·帕尔奇博士（AlessandroPalci）、北京林业大学史宏亮博士、石探记科学团队的王宽等学者共同研究。研究论文发表于国际顶级杂志《科学》（Science）旗下子刊《科学进展》（ScienceAdvances，影响因子为11.511）上。据悉，该课题研究获得了国家自然科学基金委“国家自然科学基金重大项目”“国家自然科学基金面上项目”以及美国国家地理学会等项目的资助。2018-07-20