有石為證

撰文/津沙

有石為證

撰文/津沙

古生物學(xué)家J.Crampton在新西蘭馬爾堡河岸附近發(fā)現(xiàn)了生活在恐龍時(shí)代、已經(jīng)滅絕的大型海生爬行動(dòng)物魚龍的骨架化石。它們與恐龍生活在同一個(gè)時(shí)代，外形類似現(xiàn)代的海豚或虎鯨，是當(dāng)時(shí)地球海洋中的絕對(duì)霸主。Crampton說(shuō)：“此次發(fā)現(xiàn)的魚龍化石具有非常重要的科研價(jià)值，因?yàn)樗畹臅r(shí)代正處在魚龍走向衰亡的時(shí)期，就像一本魚龍留下來(lái)的‘死亡日記’?！?/p>

除了“死亡日記”，還有各式各樣的日記等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解讀?，F(xiàn)在，就讓我們翻出這些歷史久遠(yuǎn)的化石，去揭曉那些多年未解的謎團(tuán)。

最直接地推翻來(lái)自元老級(jí)化石的發(fā)現(xiàn)

長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于龜類的起源沒(méi)有直接的化石證據(jù)，科學(xué)界只能通過(guò)現(xiàn)代龜類的胚胎發(fā)育和少數(shù)體表具有甲片的古代爬行動(dòng)物化石加以推測(cè)。雖然之前也有3個(gè)屬種的龜類化石分別發(fā)現(xiàn)于德國(guó)、泰國(guó)和阿根廷，但是所有這些化石種類已經(jīng)與現(xiàn)代龜類非常相似，無(wú)法為它們的起源提供充分線索。在科學(xué)家們就龜類的起源爭(zhēng)論不休、一籌莫展的時(shí)候，“半甲齒龜”化石被發(fā)現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家正在西南地區(qū)野外考察，偶然發(fā)現(xiàn)了一塊石板，帶回清理后發(fā)現(xiàn)里面藏著一個(gè)“有牙齒的烏龜”。這只發(fā)現(xiàn)于我國(guó)貴州省關(guān)嶺布依族苗族自治縣的龜類化石，成為迄今發(fā)現(xiàn)的最原始的龜類化石，比之前人們認(rèn)為的最古老烏龜還要早1000萬(wàn)年。它生活在距今2.2億年前的晚三疊紀(jì)的早期地層中，由于具有細(xì)密的牙齒以和雛形狀態(tài)的甲殼結(jié)構(gòu)，故被命名為“半甲齒龜”。它也是目前世界上發(fā)現(xiàn)的唯一一種有牙齒的龜類，這說(shuō)明龜類的祖先是有牙齒的。

龜化石

現(xiàn)在，就來(lái)看看這只極為罕見的龜化石都為我們揭開了哪些謎團(tuán)。首先，龜類腹甲的形成遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于背甲，當(dāng)腹部的甲殼已經(jīng)演化到與現(xiàn)代龜類相差無(wú)幾時(shí)，背部的甲殼才剛剛開始出現(xiàn)，這一過(guò)程與現(xiàn)代龜類的胚胎發(fā)育十分相似。另外，背甲的形成始于脊椎位置，同時(shí)與肋骨的特化有顯著關(guān)系，而與先前推測(cè)的單獨(dú)存在的甲片無(wú)關(guān)。其次，揭示了原始龜類很可能起源于水生環(huán)境，推翻了過(guò)去科學(xué)家普遍認(rèn)為龜類起源于陸地的說(shuō)法。因?yàn)榛l(fā)現(xiàn)于海相地層中，海相地層是過(guò)去海洋里沉積形成的地層，里面一般都保存海洋生物化石。另外，腹甲首先產(chǎn)生這一現(xiàn)象，也可間接證明這一結(jié)論，因?yàn)樵谒?，?dòng)物從下面遭受攻擊的幾率比較大，因此需要甲片加以保護(hù)。

無(wú)獨(dú)有偶，就在今年2月，一支由阿根廷和瑞典科學(xué)家組成的考察小組在馬蘭比奧島上發(fā)現(xiàn)了一頭古鯨的頜骨化石。其中最大的化石塊長(zhǎng)60厘米，上面還有尖利的牙齒?？茖W(xué)家們對(duì)這些化石進(jìn)行仔細(xì)研究后，確認(rèn)這是一頭4900萬(wàn)年前的古鯨的化石，是目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的年代最久遠(yuǎn)的鯨化石，而此前發(fā)現(xiàn)的最古老的鯨化石距今約3800萬(wàn)年。阿根廷南極研究所科學(xué)家馬爾塞羅·雷格羅博士說(shuō)，鯨的始祖是距今約5500萬(wàn)年前的一種四足哺乳動(dòng)物，生活在今天的巴基斯坦等南亞地區(qū)。此次發(fā)現(xiàn)的古鯨化石表明，鯨的演變速度非常快，4900萬(wàn)年前就已經(jīng)基本具備了鯨的特點(diǎn)，完全適應(yīng)了海洋生活。

不過(guò)，這樣的推翻似乎永遠(yuǎn)站不穩(wěn)腳跟，說(shuō)不定哪一天就會(huì)有一個(gè)更原始的化石被發(fā)現(xiàn)，推翻我們今天的說(shuō)法。時(shí)間不停地往前邁進(jìn)，而化石不斷地讓我們往歷史的最深處邁進(jìn)，去接近那些埋藏已久的真相。

科學(xué)家根據(jù)魚龍化石模擬出的魚龍模型

剖開化石，讓秘密浮出水面

研究人員可以從化石食物或者糞便中發(fā)現(xiàn)一些已滅絕物種的飲食習(xí)慣。例如，從化石糞便，或者說(shuō)是糞化石中發(fā)現(xiàn)有些恐龍吃草。德國(guó)柏林洪堡大學(xué)古生物學(xué)家朱艮·克里維特說(shuō)：“犧牲品，尤其是內(nèi)臟中或者化石有機(jī)體腸內(nèi)的犧牲品能保存下來(lái)的非常少。”近年來(lái)，德國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了兩棲動(dòng)物吞食魚類又被鯊魚吞食的化石，這是科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)如此復(fù)雜的滅絕食物鏈的直接證據(jù)。

在一家博物館里，克里維特和他的同事們偶然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)新的鯊魚化石。它是只淡水鯊魚，約50厘米長(zhǎng)，時(shí)間可回溯到二疊紀(jì)晚期，當(dāng)時(shí)德國(guó)西南部的薩爾納厄盆地到處是淺水湖泊。鯊魚內(nèi)臟中有兩個(gè)小離椎亞目?jī)蓷珓?dòng)物幼體，每只約20至25厘米長(zhǎng)，而成年離椎亞目非常大，可達(dá)1米，甚至更大。令人驚嘆的是，其中一只兩棲動(dòng)物內(nèi)臟中還有一條已經(jīng)消化的硬骨魚遺跡，大約10厘米長(zhǎng)?？死锞S特解釋道：離椎亞目是類似鱷魚的動(dòng)物，它們的生活環(huán)境就是今天我們湖泊中鱷魚的棲息地。二疊紀(jì)左右沒(méi)有鱷魚，鱷魚是后來(lái)演變進(jìn)化起來(lái)的。離椎亞目的滅絕似乎與鱷魚的出現(xiàn)有關(guān)。

這一特殊的化石讓人們對(duì)遠(yuǎn)古世界有了新的理解?？死锞S特說(shuō)：“我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他滅絕鯊魚或者現(xiàn)存的鯊魚能吃兩棲動(dòng)物的情況?！彼麄儗⑦M(jìn)行更多的研究，可能有助于重塑古食物鏈，理解現(xiàn)代水下食物鏈的形成方式。

“提克塔利克”古魚復(fù)原圖

蛇頸龍是統(tǒng)治著侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)海洋的大型爬行動(dòng)物，以其長(zhǎng)頸而著稱。如果不是一次意外發(fā)現(xiàn)，我們可能永遠(yuǎn)都無(wú)從知曉這個(gè)碩大無(wú)比的海洋生物是如何生育后代的。馬歇爾大學(xué)副教授羅賓奧基夫等人對(duì)1987年發(fā)現(xiàn)的蛇頸龍化石進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，化石中還有一個(gè)懷著幼仔的雌性蛇頸龍。這只雌性蛇頸龍?bào)w長(zhǎng)超過(guò)4.6米，生活在7200萬(wàn)至7800萬(wàn)年前，腹中胎兒體型較大，表明它是直接生出幼仔。有科學(xué)家認(rèn)為，這是蛇頸龍能生育活的幼仔的首個(gè)證據(jù)。

千萬(wàn)年后的今天，當(dāng)我們剖開化石仔細(xì)觀察，里面正上演著一幕幕的故事，有弱肉強(qiáng)食的戰(zhàn)爭(zhēng)片，也有孕育生命的生活片。這些會(huì)“說(shuō)話”的石頭，讓我們“穿越”到遠(yuǎn)古時(shí)期，不停地發(fā)出感嘆。

“福爾摩斯”關(guān)于化石的猜想

芝加哥大學(xué)的研究者于2004年在加拿大北極圈附近發(fā)現(xiàn)的“提克塔利克”古魚化石，是魚類和四足動(dòng)物的過(guò)渡類型，擁有與陸生動(dòng)物相似的附肢骨骼結(jié)構(gòu)的鰭（包括腕關(guān)節(jié)與手掌狀結(jié)構(gòu)）。這些相似的結(jié)構(gòu)啟迪研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找魚類和附肢動(dòng)物之間的同源關(guān)系。這是一例由化石溯及基因?qū)嶒?yàn)的例子，“提克塔利克”古魚及其近親表明附肢并不像我們?cè)?jīng)想象的那樣，是出現(xiàn)于四足動(dòng)物的新特征，它也有其根源?？茖W(xué)家猜測(cè)，在4億年前，附肢發(fā)育基因就已出現(xiàn)，只是潛藏了起來(lái)。

為了證實(shí)這種猜測(cè)，來(lái)自芝加哥大學(xué)的研究者將魚類一段特殊的遺傳開關(guān)片段置入老鼠胚胎后，發(fā)現(xiàn)它能激活胚胎中控制附肢發(fā)育的基因。促使老鼠發(fā)育足趾的遺傳開關(guān)并不存在于魚類中，但魚類的基因序列卻能激活這一過(guò)程，這無(wú)疑印證了之前的猜測(cè)。這些不同的基因序列雖然經(jīng)歷了4億年的隔離，從形貌上也無(wú)法辨別它們的同源性（比如手和鰭完全不同），但是通過(guò)基因?qū)嶒?yàn)，我們?nèi)阅馨l(fā)現(xiàn)它們之間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

蛇頸龍分娩圖

鯊魚齒痕圖

卡爾佛特海洋博物館的古生物學(xué)家S. Godfrey發(fā)現(xiàn)了一塊來(lái)自北卡羅萊納露天礦的珍稀鯨肋骨化石。在這塊鯨肋骨化石碎片上存有三個(gè)齒痕，間距寬達(dá)6厘米。最初S. Godfrey并沒(méi)有期望在這塊化石上發(fā)現(xiàn)動(dòng)物行為遺跡，但是通過(guò)進(jìn)一步的觀察和分析，他猜測(cè)這頭鯨曾被具有強(qiáng)硬頜骨的動(dòng)物襲擊過(guò)。襲擊很有可能來(lái)自史前巨齒鯊或當(dāng)時(shí)的其他大型鯊類，被襲擊的鯨可能是現(xiàn)代藍(lán)鯨或座頭鯨的祖先。全世界僅有少量化石能像這樣顯示動(dòng)物之間的關(guān)系，而這頭鯨的死里逃生也使這塊化石變得更為珍稀。

絕大多數(shù)化石碎片都會(huì)覆蓋一種名為編織骨的骨骼，編織骨是在對(duì)局部感染進(jìn)行抵御的過(guò)程中形成的，它的質(zhì)地并不堅(jiān)硬，在身體逐漸恢復(fù)的過(guò)程中，編織骨會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為密質(zhì)骨。編織骨的存在表明受傷的鯨并未痊愈便死去?？茖W(xué)家估計(jì)，它被襲擊后僅存活了約2 6周，雖然死因不明，但應(yīng)該與這次襲擊無(wú)關(guān)。另外，通過(guò)測(cè)量鯊魚牙齒的曲度，科學(xué)家還恢復(fù)了鯊魚的大致形狀，這只鯊魚相對(duì)而言較小，僅有48米長(zhǎng)。

由此可見，科學(xué)家就像破案的“福爾摩斯”，他們從化石的各種蛛絲馬跡中不斷地分析和推算， 為我們提供了三四百萬(wàn)年前上新世史前海洋里鯨與鯊魚的斗爭(zhēng)故事。

古生物學(xué)家在展示海百合化石