工具与技术

彩色的

现代化学可以填补一些古老的空白。

通过萨姆肯恩| 2012年6月20日

“科学有其迷人之处,”马克·吐温曾经沉思道。“对事实进行如此微不足道的投资,却得到如此大规模的推测回报。”在古生物学领域,这种观点再贴切不过了。从一颗迷路的臼齿或指关节上,科学家似乎可以重建出一大批惊人生物的大小、步态、饮食、年龄、交配习惯、系统发育和生肖标志,其中许多已经死亡数百万年。

不幸的是,古生物学家不得不留给艺术许可的唯一东西是相当重要的——灭绝生物的真实样子。即使是在有利于化石形成的气候和环境中,像皮肤这样的软组织通常也会很快降解,无法留下痕迹。随着这些组织的分解,所有的条纹、斑点、羽毛、大肚皮、鼻子、垂肉和其他使动物突出的特征都消失了。有一个古老的古生物学笑话说,如果长着大鼻子的大象直到现代才幸存下来,我们重建的“长毛猛犸象”就会像长着长牙的巨型仓鼠。

彩色In.jpg

艺术家的渲染近鸟龙一种长有羽毛的恐龙。

迈克尔•DiGiorgio natureartists.com/Michael_DiGiorgio.asp

然而,多亏了一些巧妙的地球化学,我们可能最终能够揭开无知的面纱。事实证明,软组织中的一些顽固化学物质即使在极端高温和压力下,也几乎可以无限期地腐烂。有了这些新粒子,科学家们第一次开始拼凑远古生物的纹理、形状甚至颜色,包括最著名的灭绝生物恐龙。

这项工作始于几年前的一群不那么迷人的野兽。2008年,耶鲁大学(Yale University)研究生雅各布·温瑟(Jakob Vinther)在高倍显微镜下仔细观察古代乌贼的墨囊时,发现了香肠形状的看起来像是黑色素的颗粒。乌贼和其他头足类动物使用黑色素来染黑它们的墨水,但其他形式的不同颜色的黑色素实际上是自然界的小蜡笔,负责很多很多动物的基本色素沉着。(人类也包括在内:黑色素会影响我们的皮肤、眼睛和头发。)Vinther推断,如果黑色素可以在乌贼的囊中存活,那么它也可以在鸟类的羽毛化石中存活。果然,他在1亿年前的羽毛中发现了同样的颗粒。事实上,这些颗粒的分层方式往往会产生蓝色、绿色或铜色的光泽,类似于孔雀和其他现代鸟类的颜色。

鉴于最近在恐龙古生物学方面的一些惊人发现,这些发现变得更加重要。在中国和其他地方,已经出土了几十只恐龙,它们的骨头周围有毛茸茸的纤维光环,一些科学家称这种纤维为“原始羽毛”。(毕竟,有些恐龙进化成了鸟类。)其他科学家对这种解释提出了异议,他们认为这些纤维是胶原蛋白,已经石化并变成了矿物质。甚至许多相信原始羽毛理论的人也怀疑黑色素本身能否存活数百万年。他们看到了香肠形状的颗粒,但把它们解释为地质文物——很久以前分解和消化羽毛的细菌留下的矿物质沉积物。

而这些颗粒的化学性质却恰恰相反。测试显示,它们含有大量的碳,缺乏像黄铁矿这样的硬矿物质,这证明它们是有机物质。此外,一些羽毛化石显示出明显的颗粒带。如果这些颗粒真的是细菌的痕迹,那么这些细菌只消化了羽毛的一部分,而且消化得如此整齐就说不过去了。但黑色素假说很容易解释这一点:羽毛是有条纹的。最后,在微观层面上,颗粒像包装好的热狗一样平行排列,而细菌则会向各个方向分散。

速度吐温,这一点关于恐龙羽毛的知识在过去几年里已经有了很大的进展。首先,原始羽毛有时出现在没有翅膀的动物身上,这表明羽毛在飞行之前就已经进化了。此外,不同生物身上的黑色素颗粒图案会产生鲜艳的颜色——橙白相间的条纹,或黑白条纹,或邪恶的红色莫霍克人。这些发现为驳斥羽毛进化是为了散热和调节体温的理论提供了证据。相反,羽毛的进化是出于行为原因,为了求爱和伪装。

恐龙的本性和行为发生了一系列逆转,而这次恐龙的突然复活是最近的一次。我小时候读过的书总是把恐龙描绘成一种慢吞吞的、迟钝的、冷血的野兽。的确,每当画家给它们画草图时,它们的毛皮看起来就像沼泽地里的泥一样色彩斑斓。所有这些偏见最近也被推翻了:恐龙实际上是聪明、敏捷、甚至会养育人的动物。现在,多亏了化学侦查,科学家们可以换掉那些单调的棕色恐龙服装,换成羽毛围巾、羽毛尾巴和花哨的冠毛,孩子们一直都知道“可怕的蜥蜴”应该拥有这些。

谁知道呢?黑色素似乎格外耐寒,但其他柔软、色彩鲜艳的部分也可能在地质穹窿中存活数千万年。如果是这样的话,那么无论周围有什么生物在几千万年前挖出人类化石,都可能恰好符合我们可爱的头发、眼睛和肤色。