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云南文山发现的马蹄荷叶片和托叶化石研究建立的化石新种——尖叶马蹄荷
现生马蹄荷的与化石点的分布格局
(化石网报道)据中国科学院西双版纳热带植物园:东亚植物区(Eastern Asiatic Flora)可以分为“中国-日本”与“中国-喜马拉雅”两个亚区。不同的地质历史与气候共同影响造成了这两个亚区植物区系上的差异,两个区域间还出现了物种互相渗透的现象,尤其是大量的中国-喜马拉雅的类群侵入中国-日本区域。青藏高原隆升很有可能是对生物多样性影响的驱动力,但直到现在对这种影响的范围、强度以及作用模式依然不甚清楚。
马蹄荷属(Exbucklandia)为金缕梅科(Hamamelidaceae)常绿大乔木,仅有3个现生种。各个种的形态与其分布区域有着严格相关性,使得我们可以通过分析该类群的化石形态来了解其在地质历史上的分布区变化。
版纳植物园古生态研究组博士研究生黄健在周浙昆研究员的指导下,通过对在云南文山发现的马蹄荷叶片和托叶化石的研究,建立了基于叶片的化石新种:尖叶马蹄荷(Exbucklandia acutifolia)。化石记录表明马蹄荷属曾广泛地存在于北美和东亚,而随后北美种群的灭绝导致了该属目前仅存于东亚地区。尖叶马蹄荷的叶形态最接近现生的大果马蹄荷(E. tonkinensis),这一树种目前分布在中国-日本森林区域之中,然而化石产地区域现已被中国-喜马拉雅分布的马蹄荷(E. populnea)所覆盖。这说明马蹄荷属不同物种之间的分布区在漫长的地质历史中已经发生了变化,而总体的趋势便是中国-喜马拉雅区域的扩张以及中国-日本区域的退缩。另外,结合叶片形态、最近亲缘种的生境、共存植物的生境以及植物群的气候重建,均表明尖叶马蹄荷生活在一个相对今天降雨量更高的环境中。
该项研究成果以Miocene Exbucklandia (Hamamelidaceae) from Yunnan, China and its biogeographic and palaeoecologic implications为题发表于Review of Palaeobotany and Palynology。
该研究得到了国家自然科学基金(No. 41372035, No. U1502231)以及国家重点基础研究项目(“973”项目, No. 2012CB821900)的共同支持。
2017-02-10
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中国云南省禄丰龙肋骨化石中发现保存完好的蛋白质
中国云南省禄丰龙肋骨化石中发现保存完好的蛋白质
(化石网报道)据腾讯科学(罗辑/编译):研究人员发现一块保存有蛋白质的恐龙肋骨化石,这块恐龙肋骨化石存在于1亿9千5百万年前,如果这只恐龙还活着的话,蛋白质就是在其血管和神经里。生物的骨头存留在岩石中,形成化石,在此过程中有机物质被分解,但是,这块化石中保存有蛋白质。它对研究人员研究恐龙生物学比研究一般的化石更有意义。这个突破性发现使蛋白质保存历史向前推了1亿年,该研究发表在自然通讯杂志上。
该研究发现,这是禄丰龙的骨头化石,禄丰龙长约6米,生活在侏罗纪时代的早期,约2亿到1亿9千5百万年前。这块草食性恐龙的化石发现于中国西南部的云南省。这项研究是由多伦多大学的古生物学家Robert Reisz博士领导,在肋骨中发现两种蛋白质。第一中是胶原蛋白,一种结构蛋白,所有动物的皮肤和结缔组织都存在。第二种是赤铁矿,可能来自恐龙的血液。研究人员说,赤铁矿对于胶原蛋白的保存是至关重要的,赤铁矿可能来自恐龙血液中的血红蛋白。
为了弄清楚骨头中还有那些物质,跨学科研究小组的研究人员使用在台湾的国家同步辐射研究中心的同步加速器实验技术。利用磁铁使粒子在400英尺的多环形轨道中加速。粒子在加速的过程中会发出光子。当光子击中骨头时,研究人员可以根据它吸收了什么光子来判断含有那些物质。使用这些技术,研究人员在分析骨头时,不用完全把它切开,只要做一个切面,使血管爆露出来就可。在研究肋骨样本的时候,也不用先净化,降低污染样品的风险。该小组确保在实验过程中,他们没有污染样品。该小组严格防止污染样品。在用水清洗样品的时候,意外的冲走一些蛋白质,后来改用酒精。
这并不是研究人员首次发现恐龙蛋白。在2015年,发表在《蛋白质组学》杂志上的另一项研究,发现恐龙静脉保存完好的化石。其结构是一个30英尺(9米)长的曾经居住在现在的美国蒙大纳州的短冠龙的腿骨。主要研究人员和分子古生物学家Tim Cleland,在他还是北卡罗莱纳大学的一名学生时,使用高分辨质谱偶然发现这种组织。Cleland先生在发现存在于血管壁中肌球蛋白后,认为此结构是一种古老的静脉团。此结论和以前的发现不同。特别是软组织,通常被认为是来源于细菌或真菌的污染。
虽然有许多理论来解释恐龙灭绝的原因,从小行星撞击到大规模火山爆发,最近的研究表明,可能是两者都有。流星冲击波造成一场世界性火山爆发和地震,结束了恐龙长达1亿8千万年的统治。那时地球表面大多都是被尘埃覆盖,意味着地球生物挣扎多年,对生物链造成极大的影响。
研究人员最近宣布,他们已经发现证据证明,印度境内的德干岩群火山的活跃性是西克苏鲁伯撞击5万年左右后的两倍。地球上都是硫磺气体和尘埃。撞击和火山活动造成巨大的气候变化。这种气候变化类似于全球爆发核战争,造成核冬天,使太阳光照射不到地球表面,而导致气候的巨大变化。
相关报道:恐龙化石发现最古老软组织 台湾有功
(化石网报道)据中央社(许湘欣):科学家今天宣布,在1亿9500万年前的草食性长颈恐龙的肋骨化石中,发现现存最古老的软组织残留物。台湾的国家同步辐射研究中心也对这项全新发现贡献一份心力。
法新社报导,研究团队在刊载于「自然通讯」(Nature Communications)的最新研究指出,这项发现让他们有机会获得罕见线索,可望对这种绝种已久的动物生物构造与演化有更进一步了解。
现今保存的恐龙骨骸中,这类存在于化石内的线索多数都已逸失。
研究共同作者、多伦多密西沙加市大学(University of Toronto Mississauga)研究人员瑞兹(Robert Reisz)说:「我们在1亿9500万年前的恐龙化石中发现蛋白质,比当前任何类似的发现都要早至少1亿2000万年。」
他进一步说:「这种蛋白质是构成动物软组织的单位,能够了解如何保存下来,让人非常兴奋。」
瑞兹与团队利用台湾国家同步辐射研究中心的光子束扫描早株罗纪(Early Jurassic)时期常见的禄丰龙(Lufengosaurus)肋骨骨头化石内部,特别是其化学成分。
他们在肋骨细小骨管中发现胶原蛋白证据,推断这「可能是这只恐龙活着时用来供应骨头细胞血液的血管残留物。」
不过,这是否让人们有机会发现恐龙DNA,有一天可以进行复制?
瑞兹说:「不,现在根本都还是空想。」
2017-02-03
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陕西寒武纪最早期的微型后口动物——冠状皱囊动物
皱囊动物演化树
自1996年起,该团队先后在《自然》《科学》杂志上连续发表了13篇研究论文
(化石网报道)据西北大学(李琛):伦敦当地时间1月30日16时(北京时间1月31日0时)在线提前出版的英国《自然》杂志(Nature),以封面亮点文章的形式,发表了西北大学早期生命研究团队和剑桥大学、中国地质大学(北京)等单位合作研究的重要成果——《陕西寒武纪最早期的微型后口动物》。西北大学地质学系韩健研究员等在陕西南部宽川铺生物群中微型动物化石的研究中,发现了最古老的原始后口动物——冠状皱囊动物。这种成体仅1毫米的微型动物,被认为代表着显生宙最早期的微型人类远祖至亲。这一发现,将对人类早期祖先的认知,由距今5.2亿年前推至5.35亿年前(十分接近显生宙起点),其体积则也由“厘米级”推至“毫米级”。
“如果将澄江动物群中的后口动物大爆发比作一挂鞭炮燃起的话,此次 ‘皱囊动物’的发现,相当于找到了这挂鞭炮的引线。”论文的通讯作者舒德干院士这样评价该成果。
科学界已有共识,地球上所有动物共同构成了在亲缘上彼此关联的动物界或动物谱系树。动物界中数以亿计的古今成员依其谱系演化关系可以归并为基础动物、原口动物、后口动物三个亚界。其中,人类是后口动物亚界的一员,其起源演化受到学术界特别关注。
多年来,韩健研究小组运用酸蚀法、显微电镜、显微CT等技术对距今5.35亿年的陕南宽川铺生物群中微型动物化石进行深入研究,发现了毫米级的原始后口动物——冠状皱囊动物。这种动物呈椭球形,成体大小约1毫米左右,腹面具有可伸缩的环状口部,表面有4对体锥,却无尾部和肛门。最重要的是,它出现了被认为是鳃裂构造雏型的成对排水鳃孔。所有特征显示,这种最古老、最原始的后口动物,很可能就是科学界期盼已久的后口动物亚界的一个根,对深入探讨两侧对称动物的躯体构型起源具有重大意义。
正如本期《自然》杂志封面推介说明,后口动物亚界中的皱囊动物与人类远祖密切相关:面对“我是谁,我从哪里来”这一经典人文命题,所有宗教流派皆不能给出真实可信的答案;唯有科学,尤其是进化生物学正在以详实的可靠证据不断接近真理,逼近历史真实。
“数百万年来,人类近祖从古猿进化到现代人类,在基因组和形态学仅仅经历了一些小修小补的改良,而人类远祖在进化上的里程碑式创新则主要发生在5亿多年前的寒武纪大爆发。5.2亿年前,澄江动物群中的‘天下第一鱼——昆明鱼目’代表着刚刚创造出头脑和原始脊椎的‘宏型’人类祖先;而5.35亿年前的皱囊动物应该与创造雏形鳃裂的微型人类远祖亲密相关。”舒德干说。
借助生物学和古生物学信息构建动物谱系树并探寻其起源,是理清人类远古祖先演化脉络的前提。由西北大学地质学系舒德干院士领军的早期生命研究团队经过多年来对云南澄江生物群的研究,在国际上首次揭示出脊椎动物、头索动物、尾索动物、棘皮动物、古虫动物等后口动物亚界几乎所有门类的原始代表,进而首次构建了完整的早期动物树框架图,并提出三幕式寒武纪大爆发依次形成三个动物亚界的新假说,?为人类探索早期远祖的来龙去脉提供了基础证据。自1996年起,该团队先后在《自然》《科学》杂志上连续发表了13篇研究论文,其中《中国发现具有“节肢”的早寒武世叶足动物》成果在《自然》杂志2011年2月24日以封面论文形式发表。另有3篇以《自然》Article长文形式发表。其中2项成果获得中国十大科技进展,2项成果获得中国高校十大科技进展。团队先后于2003年、2016年获得国家自然科学一等奖、二等奖。团队先后于2003年、2016年获得国家自然科学一等奖、二等奖。
此次在陕南宽川铺生物群微型动物化石的研究发现,开启了毫米级微型后口动物始祖研究的新篇章。
目前该论文为《自然》杂志在线提前面世,该期杂志纸质印刷本将于2月9日正式出版。
2017-02-03
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阿根廷巴塔哥尼亚史前湖底发现5200万年前的灯笼西红柿化石
化石的发现让茄科植物的起源往前推了至少2500万年
化石证明了茄科植物5200万年前就已存在
科学家在史前湖底发现化石
(化石网报道)据中时电子报(王家祎):古生物学家近日发现了灯笼西红柿的化石,大约来自5200万年前。
科学家过去估计茄科植物迄今已有3000万年左右的历史,比起其他植物,相对年轻。近日古生物学家在阿根廷巴塔哥尼亚地区一个史前湖底发现了来自5200万年前的灯笼西红柿化石,这一发现可能将茄科植物的起源提前。
灯笼西红柿又称粘果酸浆、墨西哥酸浆,体积小,外表为绿色,有纸状的外壳,像是中国的灯笼。
灯笼西红柿化石虽然干扁,其叶脉纹路仍然清晰可见。古生物学家Peter Wilf表示,当他第一次看到时,非常讶异这样脆弱的外壳都被保存下来,浆果也很完整。他说,这是世界上首次发现茄科果实化石,过去都只有种子。
此一发现刊载于《科学》杂志,第一作者为Rubén Cúneo。他说,这些化石的发现让茄科植物的起源往前推了至少2500万年。
植物学家Tiina Sarkinen表示,这些化石证明了茄科植物5200万年前就已存在,不过,这些化石也有可能是属于灯笼西红柿更早期的亲缘植物,目前最大的问题就是要确认品种。
2017-02-03
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中美法三国科学家在云南昭通发现600万年前巨型水獭新种化石——“似獾泰国水獭”
似獾泰国水獭新种头骨顶面观
似獾泰国水獭新种头骨颚面观
昭通水獭与现生水獭大小和体重对比
昭通盆地位置图(常琳提供)
(化石网报道)据云南省文物考古研究所:2017年1月23日,国际著名学术刊物《Journal of Systematic Palaeontology(系统古生物学)》在线发表了中美法科学家共同研究确认的一巨型水獭新种化石—似獾泰国水獭新种,这是迄今欧亚大陆发现的体型最大、保存最完整的水獭化石之一。
水獭完整头骨化石是我所与美国宾西法利亚大学联合项目的野外采掘队2010年发现的,之后与中科院古脊椎动物与古人类研究所的联合发掘又发现不同个体的新标本。双方项目负责人共同决定邀请食肉类研究的权威专家、美国洛杉矶自然历史博物馆的王晓鸣研究员和克利夫兰博物馆的Denise F.Su研究员领衔研究,经过为期三年的共同努力,完成了这项关于水獭进化的突破性成果。
水獭(水獭亚科)是鼬科中半水生的食肉动物。现生水獭在世界范围内广泛分布但其化石记录非常贫乏,尤其是距今600万年前的晚中新世时期。其丘齿型牙齿通常用于咀嚼时压碎软体动物及其它坚硬的食物。这一类群最早发现于泰国北部中中新世湄莫盆地,但多是一些零散的牙齿。云南昭通水塘坝化石地点最晚中新世褐煤层(距今约624万年)发现几乎完整的头骨、下颌骨和头后骨骼的化石组合,时代比泰国的同类标本晚了大约600万年。此前发表的华北榆社盆地早上新世(距今约500万年)的水獭头骨颌骨也应归为这一新种。
论文的第一作者美国洛杉矶自然历史博物馆和中科院古脊椎动物与古人类研究所王晓鸣研究员认为:CT复原后的水獭头骨牙齿既像獾又像水獭,因此,昭通新发现的标本被命名为似獾泰国水獭,这一类群代表东亚地区已经灭绝的古老的水獭支系。合作研究者之一,克利夫兰博物馆古植物学和古生态学部主任Denise F.Su认为:“较完整标本的发现对研究这一新种的分类进化史和形态功能分析提供了重要信息。”
据化石发现者我所吉学平研究员介绍:“昭通古猿头骨化石发现后,由于经费原因, 2009年的野外工作没有进行到底,2010年初,昭通市人民政府安排了经费支持,使得野外工作得以继续完成,工作开始的几天之内就在古猿出土层位的附近发现了较为完整的大型水獭头骨,当时我就意识到标本比现生种大得多,可能代表一新种。”“除了发现最好的标本,我们还很幸运找到最好的专家承担这项研究”,吉学平说。
这一新发现的水獭的体重与狼相似,大约是现生水獭的两倍,体重大于50公斤,身长1.5到2米,上、下颌骨大且非常有力,牙齿丘齿型颊齿,适合于咀嚼大型水生螺壳和贝类,地层剖面研究显示600万年前的水塘坝属于浅水沼泽环境,螺壳和贝类及水生植物非常丰富。
水塘坝标本的完整性让科学家更好地了解水獭的进化史,特别是这种知之甚少的中新世神秘的属种,水塘坝的发现表明似獾泰国水獭是水獭亚科最古老和最原始的支系之一。合作者之一Denise F.Su认为:“进一步的研究将更深入的解释更多水獭支系的古生物学问题。”
大约100万年后的山西黄土高原上的榆社盆地发现同一属的标本,揭示这一类群的从东南亚到中国华南再到华北,跨越多个纬度和气候带,以及作为陆生动物迁移屏障的不同大江大河系统,显示这一类群独特的迁移扩散和适应能力。
此项研究得到云南省自然科学基金、昭通市和昭阳区人民政府、美国自然科学基金、中国国家自然科学基金、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等基金的联合资助。
相关报道:云南昭通发现600万年前巨型水獭新种化石
(化石网报道)据新华社昆明1月24日电(岳冉冉):中美法三国科学家共同研究确认了发现在云南的距今600万年前一巨型水獭新种化石,并将其命名为“似獾泰国水獭”。这项成果于1月23日发表在国际刊物《系统古生物学》上。
这一化石是云南省文物考古研究所领导的联合发掘队2010年在昭通市太平乡水塘坝废弃了的一个砖厂煤坑发现的。化石由几乎完整的头骨、下颌骨和头后骨骼组成。该水獭体重与狼相似,大约是现生水獭的两倍;身长1.5到2米;上下颌骨大且有力,适合咀嚼大型水生螺壳和贝类。
而从地层剖面研究显示,600万年前的水塘坝属于浅水沼泽环境,螺壳、贝类及水生植物非常丰富。
论文第一作者、美国洛杉矶自然历史博物馆古脊椎动物学部主任王晓鸣教授介绍说,CT复原后的该水獭头骨牙齿既像獾又像水獭,这一类群最早发现于泰国北部湄莫盆地1300万年前的地层中,因此,昭通这一新发现的标本被命名为“似獾泰国水獭”,这一类群代表了东亚地区已经灭绝的古老的水獭支系。
据化石发现者、云南省文物考古研究所研究员吉学平介绍,水獭是鼬科中半水生的食肉动物。现生水獭在世界范围内广泛分布但其化石记录贫乏,尤其是距今600万年前的晚中新世时期,化石记录少,标本极其破碎,多是一些零散的牙齿。而新发现的这一水獭化石,是几乎完整的化石组合标本,比泰国的同类标本晚了大约600万年,而共同祖先可能追溯至1800万年前。
“水塘坝标本的完整性让科学家能更好地了解水獭的进化史,特别是这种知之甚少的中新世神秘属种。”王晓鸣说。
该研究得到云南省自然科学基金、昭通市和昭阳区人民政府、美国自然科学基金、中国国家自然科学基金、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等基金联合资助。
2017-02-03
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发现地球上曾出现的最大鸟类 数百万年前漫游于地中海
发现地球上曾出现的最大鸟类,数百万年前漫游于地中海
(化石网报道)一般见到的雀鸟体形与人类相距甚远,但一群意大利科学家正研究一种怀疑是史前雀鸟的化石,估计当时该只雀鸟高达1.5米,重逾22公斤,可能是地球上曾出现最大的雀鸟;科学家希望借此了解这种已绝种雀鸟的生活方式。有关发现于近日在科研期刊《皇家社会开放科学杂志》刊出。
来自意大利都灵大学的研究人员表示,他们发现一种估计生于600万至900万年前、来自地中海区域的雀鸟化石。研究人员相信雀鸟最高可达1.5米,重逾22公斤,并拥有一对相对较小的翅膀,但指翅膀并非用以飞行,反而是用来打斗。研究人员发现,化石中的雀鸟腕骨块出现在腕掌附近位置,代表雀鸟的双翼不是用以飞行,反而是攻击武器。而在现代雀鸟中,腕骨块多见于双翼用作武器争夺地盘的雀鸟中。
伦敦自然历史博物馆的专家胡默(Julian Hume)表示,雀鸟双翼以坚硬皮肤覆盖,与其他物种交战时,定必可以令对方骨折。另外,研究人员相信雀鸟的双翼变成武器是进化结果,因为它们生活在地中海的岛屿上,需要经常争夺土地及水资源;飞行功能的退化则是因为岛上未有其他主要追猎者,而极具攻击力的翅膀足以让它们对抗其他追猎者的攻击。
2017-02-03
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0.66亿年前小行星碰撞地球造成的黑暗寒冷环境或许才是导致恐龙灭绝的真实原因
0.65亿年前,一颗大型小行星碰撞在现今墨西哥湾,导致当时全球四分之三生物灭绝消失,其中包括恐龙物种
科学家发现0.66亿年前小行星碰撞地球之后,硫酸微粒形成在高空,阻挡阳光照射数年,这是较为寒冷的灾难事件,导致3年之内全球气温骤降,甚至海水出现结冰,杀死大量海洋生物。
(化石网报道)据腾讯科学(悠悠/编译):英国每日邮报报道,之前科学家认为的恐龙灭绝原因或将改变,目前,科学家最新研究表明,0.66亿年前小行星碰撞地球,之后使地球处于黑暗寒冷环境,这或许是导致恐龙灭绝的真实原因。
科学家发现0.66亿年前小行星碰撞地球之后,硫酸微粒形成在高空,阻挡阳光照射数年,这是较为寒冷的灾难事件,导致3年之内全球气温骤降,甚至海水出现结冰,杀死大量海洋生物。
该项研究研究负责人、德国波兹坦气候影响研究所(PIK)朱莉娅-布鲁格(Julia Brugger)称,小行星碰撞之后形成的全球降温现象是地球历史的一个转折点。这项最新研究报告发表在近期出版的《地球物理研究快报》上。
目前我们对于白垩纪末期恐龙灭绝消失的原因提出了新的解释观点,之前理论聚焦于小行星碰撞喷射灰尘的短期效应,最新计算机模型显示,小行星碰撞地球之后形成的硫酸微粒导致地球出现持续时间较长的寒冷时期,很可能导致陆地恐龙物种灭绝消失。
研究小组推断称,地球环境显著变化暗示着对于白垩纪末期生物灭绝事件具有关键作用,植物死亡,以及死亡扩散至地球整个食物链。此外,死亡效应将严重影响海洋环境,导致海水寒冷结冰,严重破坏海洋生态系统。
为了调查这一现象,科学家使用计算机模拟实验应用于不同环境,气候模型结合大气层、海洋和海冰。在之前研究的基础之上,他们认为小行星碰撞蒸发形成的含硫气体微粒将影响地球表面环境,成为阻挡太阳光线和导致地球降温的主要因素。
布鲁格指出,地球环境将变得寒冷,真正意义上的寒冷!这一时期全球年平均气温下降至少26摄氏度,而之前恐龙生活在枝叶茂盛的气候环境,0.66亿年前小行星碰撞地球之后3年,年平均气温低于冰点。显然冰盖面积将逐渐扩大,甚至在热带地区,年平均气温从27摄氏度下降至5摄氏度。
研究报告合著作者、波兹坦气候影响研究所乔治-福伊尔纳(Georg Feulner)说:“硫酸浮微粒导致的长期降温效应比短期大气浮尘产生物种灭绝影响更加严重,同时,这一效应比一些局域性事件影响更大,例如:小行星碰撞附近区域出现极端热量、野火或者海啸等。预计全球气候需要至少30年才能恢复,这项研究将有助于科学家进一步分析未来小行星碰撞地球所带来的威胁。”
2017-01-23
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人类祖先能人的牙齿化石揭示“右撇子”如何出现
(化石网报道)据北京晨报(陈小丹 编译):为啥绝大多数人都是右撇子
你是右撇子吗?如果是的话,你知道世界上约有90%的人都和你一样是右撇子吗?其实,正是这种人类当中“十有八九”会出现的特征,将我们与其他灵长类动物区分开来。研究发现,多数灵长类动物并没有表现出任何使用左手或右手的偏好。近日,澳大利亚拉筹伯大学名誉研究员卡洛琳·斯普赖博士在澳大利亚网络媒体上发表了文章,试图带领大家一起探寻“右撇子为什么这么多”的答案。
化石中藏线索 答案竟在嘴里
科学家们认为,习惯使用左手或右手(偏手性)在人类的进化过程中发挥了重要的作用。去年,《人类进化杂志》网络版上发表的一项研究中,来自美国、西班牙、南非等国家的人类学学者发现了右撇子的最早证据。有趣的是,这条线索并不是在我们祖先手上,而是在他们的嘴里——一块保留着十六颗牙齿,近乎完整的上颌骨化石。据推测,它属于一名成年的能人(直立猿人),正是这块化石,揭示了“右撇子”的特性是何时,以及如何出现的。
我们的大脑分为左右两个半球,各自有各自的分工:左脑控制右侧身体,并控制语言和运动能力;右脑控制左侧身体,并控制空间视觉,我们对这些并不陌生。然而,我们知之甚少的是,大脑的不对称性(偏侧优势)是人类独有的特性。这种大脑半球在认知过程中的支配与人类认知能力的提高有关。
我们不禁要问,偏手性与大脑不对称性是否有密切关系?科学家们试图从我们最早的祖先使用、制造的石器中找到线索。
牙齿会讲故事 还原远古场景
在美国堪萨斯大学人类学家大卫·弗雷伊尔与其他学者共同完成的研究中,他们从这块能人的上颌骨化石中发现了已知最古老的右撇子证据。能人是最早的人类祖先之一,140万年至240万年前生活在东非和南非。而这块上颌骨的主人来自180万年前,曾经生活在坦桑尼亚塞伦盖蒂平原的奥杜威峡谷。这个地方对于科学家来说一点都不陌生,要知道,这里可是全球古人类化石出土最多的遗迹之一。
大卫和他的同事在这个能人的前排牙齿上发现了大量的横纹。他们利用高倍显微镜和数码相机来调查这些横纹,特别是这些横纹的特点和方向。
有趣的是,近半数的横纹是向右倾斜的。而在这名能人的前排四颗牙齿上(左右中央门齿,右面第二颗门齿以及右犬牙),向右倾斜的横纹格外得多。研究团队认为,这名能人的右手在活动中留下了这些痕迹。他们还提出,布满横纹的前排四颗牙齿在绝大多数的工作中,都起到了帮忙咬住材料的作用。
工具使用习惯 牙齿上留痕迹
现今已知的最早的石器出土于非洲的肯尼亚,据推测,距今已有330万年的历史。在那个时代,制造石器需要具备非常灵巧的能力。实验显示,在制作工具的过程中,我们的左脑被激活。不仅如此,与其他物种相比,人类在制作工具时表现出的右撇子特性相当之明显,这很有可能与我们的左右脑的分工——“交叉”支配身体有关。尽管这层“关系”并不是那么直白,但多数证据都显示,偏手性与大脑不对称性存在着密切的关系。
为什么利用祖先的牙齿来调查偏手性?因为实在“指不上”祖先的双手。其实,在已知的各种人类化石记录中,能把一根上臂骨配上该侧对应手骨的例子真的屈指可数。没有一套匹配的左右手骨骼,科学家们不可能根据尺寸和形状,来判定我们的祖先在进行手工作业时喜欢用哪一只手。
不过,我们祖先的牙齿就靠谱多了。在化石记录中,牙齿往往更容易被完好地保存下来。不仅如此,牙齿化石还能留存划痕、横纹等“证据”,帮助确定我们祖先的偏手性。虽然看似难以相信,其实,科学家经常依靠牙齿化石来推断我们的祖先都用双手做了什么。
在上世纪八十年代的研究中,研究人员发现欧洲的尼安德特人牙齿的正面有横纹。他们推测这可能是尼安德特人工作时留下的痕迹:用前牙和一只手固定住材料,另一只手拿着石质工具进行操作,在这个过程中,石质工具偶尔会碰到前牙。
科学家们在试验中复制了这一动作,不同的是,参与试验的人员戴上了护齿套。实验结果表明,当一个人用左手和嘴固定住材料,用右手进行操作时,会在前排牙齿的表面留下向右倾斜的横纹。因此,出现向右倾斜的横纹可以作为判断右撇子的一个指标。
人类祖先的上颌骨向我们展示了右撇子出现的最早证据,不仅如此,它还表明人类的大脑在180万年前就已经发育到了类似现代人的水平。这种大脑发育使我们的祖先掌握了关键的早期技能,例如石器的制造。同时,这种发育也为接下来人类语言的发展铺平了道路。
2017-01-23
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安徽和县直立人可能代表一种残存的原始人类
通过CT扫描显示和县直立人下颌臼齿EDJ、齿根、髓腔及根管内部结构(刘武供图)
通过CT扫描复原展示包埋在下颌骨内部的第四前臼齿齿根呈现复杂的双根型结构(刘武供图)
(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:2017年1月21日,American Journal of Physical Anthropology 发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所刘武研究员领导的课题组与西班牙国家人类演化研究中心、日本国立科学博物馆及台湾台中博物馆的最新合作研究成果:和县直立人下颌骨形态分析。该研究发现和县直立人下颌骨及附带的牙齿具有一系列原始特征,提出和县直立人可能代表一种残存的原始人类,中国不同地区的直立人演化速率不完全一致。
上世纪70年代末-80年代初发现于安徽省和县龙潭洞的更新世中期人类化石包括1件头盖骨、1件下颌骨残段和10枚单个牙齿。最新的年代测定结果显示人类化石的年代为41.2万年前。早期研究认为在和县发现的人类化石代表一种比周口店直立人进步的晚期直立人群。近10多年来,一些国外学者根据对直立人头骨测量数据的统计分析提出和县直立人头骨具有一系列不同于周口店直立人,而与印度尼西亚爪哇直立人及非洲直立人相近的特征。因而学术界对和县直立人化石特征及演化地位一直存在争议。
这项研究发现,和县直立人下颌骨具有一些早期人属成员的原始形态特征,包括粗壮的下颌体、大致平行并且位置偏低的下颌舌骨线、发育明显的齿槽平台和较浅的齿槽下窝。同时也呈现一些相对于早期人属成员的衍生特征:中等程度弯曲的齿槽弓、位于M2-M3之间明显的侧隆突、多颏孔。附着在和县下颌骨上的牙齿也呈现出一系列相对原始的特征,包括复杂的釉质结构、粗壮的齿根。此外,该研究还发现和县人臼齿牙釉质与牙本质交界面呈现出复杂的树枝状沟嵴结构,可能属于东亚大陆直立人特异性特征。对比分析显示,和县直立人下颌骨和牙齿特征与周口店为代表的中国北方直立人以及欧洲更新世中期人类明显不同,但与非洲更新世早期匠人以及爪哇直立人具有很多相似。该研究发现,和县直立人下颌骨与最近在台湾澎湖发现的更新世中期或晚期人类下颌骨具有一定程度的相似性。与同时代东亚大陆古人类相比,和县直立人化石或许代表一种残存的原始人类,因而比同时代,甚至一些年代更早的亚洲古人类呈现有更多的原始形态特征。
刘武研究员介绍,近年,该课题组采用高清晰度CT、三维激光扫描、几何形态测量等一系列新的研究手段对中国直立人化石形态及演化开展了多方面的研究。先后完成了对周口店、和县、南京汤山、沂源、蓝田等中国直立人化石的头骨、牙齿、颅内膜、内耳迷路等形态特征的研究,并与印度尼西亚、非洲和欧洲古人类化石材料进行了大量对比分析。这些研究扩展了中国直立人的形态变异范围,提示在同一个时代可能共存着不同的人类支系,或隔离人群。不同地区的直立人演化速率不完全一致,使得古人类学界认识到东亚直立人的演化要比以往研究认为的更加复杂。
该项研究得到了中国科学院国际合作局对外合作重点项目和国家自然科学基金的资助。
2017-01-23
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最新研究表明植物化石燃料促使地球寒武纪生命大爆发
最新一项研究表明,植物化石燃料阻止更多碳与大气层中的氧气结合形成二氧化碳,导致大气层中氧气指数升高,促使5.41亿年前寒武纪生命大爆发。图中是黑色页岩形成于4.5亿的前,包含着三叶虫和有机物质化石,该化石表明当时地球大气氧气含量升高。
(化石网报道)据腾讯科学(悠悠/编译):英国每日邮报报道,目前,科学家最新一项研究表明,5.41亿年前土壤(此处应为“地层”,下同。编者注)中存储的大量死亡植物促进地球大气层形成氧气,有助于生命的诞生形成。
这些死亡植物物质同样是煤炭、石油、有机气体和其它化石燃料的关键成分,土壤中存储的死亡植物物质也叫做“沉积物”,阻止任何植物在分解过程中碳分子释放进入大气层。
在任何动物存在于地球之前,死亡植物化石化过程阻止更多碳与大气层中的氧气结合形成二氧化碳。同时,它将阻挡二氧化碳形成,促使大气层氧气指数升高。
寒武纪生命大爆发时期出现了大量生物进化和形成,这与5.41亿年前大气层氧气指数峰值相符合。研究报告合著作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校地球科学教授沙南-彼得斯(Shanan Peters)说:“掩埋在土壤中成为化石燃料的植物沉积物,是地球高级生命进化的关键因素。”
彼得斯教授和研究小组同事使用一种独特数据集获得这项发现,该数据集叫做“Macrostrat”,它包含大量北美洲地理信息,这是彼得斯花费数十年心血得出的。基于沉积岩的形成,研究人员发现大气层氧气指数和土壤中沉积物指数处于平行关系,暗示着地球大气氧气和土壤沉积物有着直接关系。这项最新研究报告发表在近期出版的《地球和行星科学快报》上。
2017-01-16