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琥珀里又双叒叕有大发现!9900万年前的蛇宝宝
来源:新浪科技 时间:18-07-20 10:25:05

  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,?#21335;?#30528;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?#21496;?#21248;的菱形鳞片时期想起蜥蜴的亲戚:蛇,当即我就联系?#30805;?#24180;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?#20808;?#36719;,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?#30805;?middot;考德威尔教授(MichaelW.Caldwell),他对蛇、沧龙等有鳞目化石非常熟悉。迈?#30805;?#35748;同这块琥珀中的皮肤属于蛇类,并与我相?#25216;?#25343;大一起观察标本。                                                                   

                                                                     

                                                                                                          琥珀中的蛇皮 摄影Ryan C.McKellar

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?#23478;?mdash;—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。

                                                                              

                                                                           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

这块琥珀的发现者贾晓女士给我?#24425;?#20102;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?#19994;?#20986;去旅游散心,在香港转机时,我路过一个小画廊,其中?#29615;?#30524;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?#31181;?#19981;住内心的狂喜,提前?#37027;?#22238;到昆明,到今日我?#35760;?#26970;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?#23478;?#36339;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?#35762;?#24322;,我马上联系了我们石探记团队的陈睿博?#30475;?#30005;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?#20197;?#30340;一天,此前只在琥珀中?#19994;?#36807;蛇皮,但现在终于?#19994;?#20102;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?#24418;?#26041;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?#20998;?#24066;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?#27835;?#20110;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?#33267;?#26102;代古生物的绝佳机会。

                                                                   

                                                                                                                              古鸟类琥珀

                                                                               

                                                                                                                             蛙类琥珀

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?#19994;?#20102;两个古鸟类翅膀——?#30452;?#34987;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?#33267;?#23614;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?#33267;?#26102;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?#24052;?#31867;,这些发现一经问世,就轰动了世界。

缅甸丽足介类标本 陈海滢 摄藏有?#33267;?ldquo;伊娃”尾巴的琥珀

我们团?#21448;?#20170;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?#33267;?#30340;肢体外,还包括各?#25351;?#26679;的古鸟类羽毛或?#33267;?#32701;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?#21069;?#21547;的?#32508;?#32426;世界的细节异常丰富。我有时想象,如果回溯到距今?#23478;?#20159;年前,它们生活的时代是如?#25105;环?#26223;象?

?#32508;?#32426;中期,正是地球历史?#31995;刂时?#21270;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?#20132;?#21160;。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?#21448;?#29289;则在?#31995;?#22788;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、?#27809;ā?#36827;?#22330;?#20105;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?#33267;?#21017;在林间、地面不停穿梭,找准目标,大快朵颐。

所有这一?#26657;急?#26102;不时滴落的树脂?#37027;?#22320;记录,又经过沧海桑田,在近两千余年的岁月中,?#24613;?#21457;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?#33267;?#26102;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?#26102;?#26223;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?#20132;?#30340;同位素测年,科学家最终?#33539;?#32517;甸琥珀形成于距今约9900万年的?#32508;?#32426;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?#23454;囟疾?#26159;很坚硬,能形成化石并保存下来非常不?#20303;?#32780;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,?#24425;?#39318;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?#31181;?#29983;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?#32508;?#19990;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?#20219;?#25439;设备的?#19978;?#21313;分有利,通过对CT数据的重建、?#25351;?#21644;融合,学者们最终无损得到了所有骨骼的高清3D形态。缅甸晓蛇的CT重建

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?#30001;?#32907;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,?#27815;党?#32422;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?#30340;?#31471;的颅骨。也就是说,如果标?#23601;?#25972;,琥珀蛇的长度大约为9.5厘?#20303;?/p>

从骨学角度,此次发现的标本根据如下特征可?#21592;?#23450;义为蛇类?#22909;?#30830;可见的腹下椎骨(前?#24618;城?#26894;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?#21152;?#26894;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?#21355;?#30340;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?#36824;?#33410;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?#33034;?#33410;开?#20339;?#31070;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?#39029;示?#24418;的腹鳞是大部分现代蛇的主要特征,?#19978;?#26631;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?#20301;?#22278;菱形,鳞片间的表皮上有深线。一些区域能看到?#19976;?#30340;变化,但很可能不是原来的色彩,此外还能观察到?#27531;位?#29615;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。

                                                        缅甸蛇类复原图 绘图刘毅

缅甸晓蛇的颅后骨?#32769;?#31034;与其他?#32508;?#32426;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?#27835;?#20013;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?#28023;?#20043;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?#20960;?#21547;昆虫、昆虫粪便和植物残留物,这些琥珀内含物提供?#30805;?#29305;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、?#26519;?#31867;、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?#23649;?#30340;?#21364;?#38632;林生态系?#22330;?#28023;生介?#21355;?#30340;存在则表明,部分琥珀森林亦濒临海岸线。有趣的是,森?#24503;?#38454;几乎所有已知蛇类都表现了水生?#35270;?#24615;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?#24503;资?#22320;-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?#21592;?#20197;前的认为地更为多样。

                                                            缅甸晓蛇复原图 绘图刘毅

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?#36153;?#22823;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?#27827;?#38470;生环境中;特提?#36141;?#37324;广泛分布着多种森?#24503;?#38454;海生蛇,南美最近也发现森?#24503;?#38454;的海生蛇,这都表明在陆生?#36864;?#29983;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?#19994;?#34503;类,?#24425;?#39318;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?#21248;?#30028;最成功和最具代表性的动物群之一提供?#21496;?#20339;的演化线索。

注:该研究由中国地质大学(?#26412;?#30340;邢立达副教授,加拿大艾伯塔大学的迈?#30805;?middot;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?#24418;?#22823;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)、?#26412;?#26519;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?#35782;ゼ对又盡?#31185;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?#21248;?#31185;学基金委“国家?#21248;?#31185;学基金重大项目”“国家?#21248;?#31185;学基金面上项目”以及美国国?#19994;?#29702;学会等项目的资助。

出处?#38236;悖? 山东省 >> 威海市 >> 环翠区 >> 孙家疃镇 >> 王家村社区?#28216;?#20250;
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