多種分析技術揭開琥珀中恐龍標本面紗

　　【導語】 科學家團隊獲得這塊琥珀標本后，就開始采取多種無損成像和分析手段來研究它。中科院動物所的顯微CT、北京同步輻射裝置（BSRF）的硬X射線相襯CT、X射線熒光成像和X射線近邊吸收譜、上海同步輻射裝置的硬X射線相襯CT等都派上了用場。他們通過對CT數據的重建、分割和融合，無損得到了隱藏在羽毛內部的尾部脊椎的高清3D形態。論文作者之一，中科院古脊椎所研究員徐星仔細研究了標本的骨骼形態，發現它的尾椎腹側有明顯的溝槽結構，與典型的非鳥虛骨龍類恐龍類似，而區別于典型的古鳥類；再從羽毛演化角度來看，則可歸屬于基干手盜龍類，介于似鳥龍類與尾羽龍類之間。就這樣，標本的身份被確定了下來，它是一段來自非鳥恐龍的尾巴。

　　 根據琥珀復原的手盜龍類恐龍-繪圖-張宗達

　　微CT展示尾部的骨骼與羽干細節

　　伊娃標本

　　羽支分支結構的特寫

　　繼今年6月底，中外科學家首次公布琥珀中的古鳥類標本后，這個團隊于12月9日爆出一個更加驚人的消息：他們在琥珀中發現了有史以來第一件恐龍標本（尾部）！

　　琥珀堪稱大自然的博物館。與沉積巖化石相比，琥珀中的動物能夠保留許多與生前幾乎無異的細節。得益于此，人類終于有機會一睹恐龍的真容。

　　這項研究由中國地質大學(北京)的邢立達博士與加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安?麥凱勒教授領銜研究。論文發表于《細胞》出版集團旗下的《當代生物學》雜志。

　　一棵黑乎乎的“掃帚菜”

　　2015年秋天，邢立達在一個琥珀商那里看到了這塊琥珀。“他告訴我這里面有棵植物還是什么怪東西，我一看，還真像一棵黑乎乎的掃帚菜。”邢立達回憶道，“我仔細觀察了一下上面的結構，發現了帶有羽枝和羽軸的羽毛結構，那這肯定是一個動物啦！”

　　就這樣，邢立達請單位購入了這塊琥珀，不過那時候他還拿不準，這個標本究竟來自鳥類，還是非鳥恐龍呢？

　　科學家團隊獲得這塊標本后，就開始采取多種無損成像和分析手段來研究它。中科院動物所的顯微CT、北京同步輻射裝置（BSRF）的硬X射線相襯CT、X射線熒光成像和X射線近邊吸收譜、上海同步輻射裝置的硬X射線相襯CT等都派上了用場。他們通過對CT數據的重建、分割和融合，無損得到了隱藏在羽毛內部的尾部脊椎的高清3D形態。

　　論文作者之一，中科院古脊椎所研究員徐星仔細研究了標本的骨骼形態，發現它的尾椎腹側有明顯的溝槽結構，與典型的非鳥虛骨龍類恐龍類似，而區別于典型的古鳥類；再從羽毛演化角度來看，則可歸屬于基干手盜龍類，介于似鳥龍類與尾羽龍類之間。

　　就這樣，“掃帚菜”的身份被確定了下來，它是一段來自非鳥恐龍的尾巴。它的背面有著栗棕色的羽毛，而腹面則是蒼白或幾乎白色的羽毛，與很多現生動物一樣，呈現出上深下淺的保護色。尾巴標本很小，即便完全展開也只有6厘米，由此推測那只小恐龍全長也只有18.5厘米。科學家給它取名叫“伊娃”。

　　“我研究恐龍數十年，并不曾想過，有朝一日能看到如此‘新鮮’的恐龍”，論文作者之一，加拿大皇家科學院院士，阿爾伯塔大學教授菲利普?柯里說。

　　它揭示了很多秘密，又留下了許多問題

　　伊娃標本上保存了非常精致的羽毛形態學細節，包括尾部羽毛與羽囊的排列方式，甚至微米級的羽衣特征。更重要的是，這些羽毛都具有纖細的羽干，長有交替的羽枝和連續且均勻的羽小枝。“這些特征為羽毛發育的模型猜想提供了依據，證實羽枝融合形成羽軸時，就已經具有羽小枝了。”麥凱勒教授說。

　　研究團隊還通過BSRF的同步輻射X射線熒光成像，獲得了化石斷面的微量元素分布圖，其中鈦、鍺、錳、鐵等元素的分布與化石的形態吻合度很高，蘊含著豐富的埋藏學信息。

　　中科院高能所副研究員黎剛解釋：“伊娃標本的斷面出現了高度富集的鐵元素，近邊吸收譜分析表明，其中80％以上的鐵樣本為二價鐵，這些是血紅蛋白和鐵蛋白的痕跡。”

　　不過，伊娃也留下了很多有待科學家探討的問題。臺北市立大學運動能力分析實驗室教授曾國維告訴記者，基于目前骨骼形態，還無法判斷伊娃標本是幼年個體還是成年個體。此外，它沒有掙扎的跡象，也沒有明顯的皂化外觀，很可能在被樹脂包裹時已經死去；但標本又沒有明顯的腐敗特征，說明它可能剛剛死亡，是一具相對新鮮的遺骸。至于伊娃標本的死因，目前還沒法斷定，自然死亡或被掠食者捕殺都不能排除，還需要進一步的詳細研究。

　　在后續研究中，科學家還對琥珀進行了納米CT掃描，目前數據正在重建階段。

　　“我們盡量采用無損方式去檢測它。”中科院動物研究所副研究員白明說，“因為這樣的琥珀可遇不可求，目前全世界也就只有這么一塊。”

　　白明坦言，相比無脊椎動物，琥珀中的脊椎動物更難研究。每一塊包含脊椎動物的琥珀，在重建中都面臨著種種難題。他們為伊娃重建了很多3D圖片，但是沒能得到可靠性非常高的單個錐體三維形態圖，因為所有錐體的很多細節都未保存下來或者呈現為碎塊狀。好在伊娃整體呈現出一種“皮包骨頭”的狀態，科學家們還是能夠獲得骨骼的整體形態信息。

　　琥珀還埋藏多少驚喜？

　　無論是之前發現的古鳥類翅膀，還是這次的恐龍尾巴，這些標本都出自著名的琥珀產區——緬甸北部克欽邦胡康河谷。

　　邢立達告訴《中國科學報》記者，那里曾經是一片熱帶叢林，樹木粗壯，分泌的樹脂特別豐富，粘住了很多小動物。最重要的是，這里的琥珀形成于約9900萬年前，保留了白堊紀中期生物的珍貴記錄。這是大多數琥珀產區不具備的優勢。而比緬甸琥珀產區年代更為久遠的西班牙、黎巴嫩等產區，則要么產量很低，要么珀質不好。

　　種種原因，讓學者們的眼光聚焦在緬甸胡康河谷這塊“寶地”。但白明告訴記者，受戰亂影響，再加上當地開掘技術相對落后，這一產區的琥珀產量近年來嚴重下滑。

　　除了天然的稀缺性，商業行為也在大量消耗那些極具科學價值的琥珀。由于市場更加偏愛質地純凈的琥珀，包含內容物的部分往往被切割下來，成為邊角料。有些地區會把這些邊角料作為取暖做飯的燃料；或者磨成粉末，添加進線香等產品；甚至切割成更小的顆粒，填充在枕頭里，據說有保健作用。

　　邢立達表示，“伊娃”恐龍化石原本應該更加完整，有可能是在挖掘、保存和交易的過程中斷裂，只剩下一截尾巴。

　　如何保護琥珀，保護這些陳列著滅絕物種的“博物館”，是一個需要全人類共同面對的問題。