除了复制恐龙,琥珀还能告诉我们什么?
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【菜科解读】
(神秘的地球uux.cn)据“国立自然科学博物馆文教基金会”(撰文:钟慧元):除了复制恐龙,琥珀还能告诉我们什么?
说起琥珀,大家的认知,可能是科学的「琥珀是古代树脂形成的有机化石」,或是电影的「包在琥珀里的蚊子尸体可以复制出恐龙」,当然也可能落在科学与科幻的中间,纯粹只是喜欢欣赏或配戴琥珀饰品,觉得琥珀很美、或是拥有神奇的能量。
但对古生物学家来说,琥珀的价值远不只是珍贵或美丽,而是一扇可以看进远古世界的窗口。
有时这扇窗朝向一片空旷,有时却能让我们一窥那个时代缤纷的生命。
虎之精魄
琥珀源自古代树木的树脂,树木受伤后会分泌树脂包覆伤口以加速复元,而当机缘巧合(或是地震、火山爆发、陨石打到之类的天灾),树脂埋入地下,经过千百万年的地层挤压、冷热变化之后,树脂逐渐硬化,成为化石。
通常这类化石要埋在地里超过3000万年,同时质地清澈透明,才能称为琥珀。
而不透明的树脂化石,则称为蜜蜡。
若是埋藏的时间不够久、少于3000万年,则叫做「柯巴脂」。
在中国的传说里,人类又爱又怕、尊为森林之王的老虎在死掉之后,其精魄会进入地下、化为石头,称作「虎魄」。
文字流转、加上人类形容其质地的玉字旁后,演变成「琥珀」一词,号称能守护配戴者,可见古人对这种透明质硬的矿物,已经有了许多想像与投射。
甚至还有专门形容琥珀颜色的形容词「琥珀色」。
指的是那种深浓却透明的金、褐、橙黄交织之处、仿佛老虎眼睛的那种颜色。
珍贵琥珀,捐赠研究搜藏
我举起手上这块不到半个巴掌大的浓郁琥珀色琥珀,想看清楚财团法人国立自然科学博物馆文教基金会的李家维董事长和科博馆馆长焦传金教授口中「一只完整包埋在琥珀中的蜥蜴」到底长得什么模样。
这是一场捐赠仪式,由科博馆文教基金会出资买下两块体积可观、内部又有包埋生物的白垩纪琥珀,捐赠给科博馆作为搜藏研究和展览之用,弥补了这两年研究人员无法出国寻找珍贵矿石标本的空缺。
「蜥蜴的手指头在这边,」工作人员指点我,那是一只细细长长的前肢,在手机的手电筒功能和一小片透明塑胶的协助下,我看到了非常清晰的五根指头,而在这块琥珀的另一侧,还有一个张得大大的嘴巴和有点圆润的腹部。
这是一只活在9900万年前的蜥蜴耶!我在心里呐喊,不是印在石头上的痕迹、不是尸体骨骼被矿物质取代后留下的骨架形状,更不是科学家或艺术家用想像力加数据模拟出来的古生物复原图,而是一只真真实实的古代生物。
这,就是科博馆基金会赠送的两块琥珀之一。
包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的条带花纹,还有细细的指爪。
另一块对我来说则难懂得多了,看起来有点像地底下四通八达的蚂蚁窝,也有点像人类大脑突触或神经元网路的放大图,那些细细通路的交会处,有一个又一个的圆点,还有一些薄薄的半透明片状物,说不上来是什么颜色,「这两件都是来自缅甸9900万年前白垩纪中期的琥珀,」科博馆「那一刻-琥珀的记忆」特展策展人杨子睿博士说:「即使以宝石或艺术的标准来看,这两件都是上上之选。
台湾虽然也有自己的琥珀,但目前还没有看到这么大块、里面有包埋生物的琥珀。
同样等级的琥珀有许多都已经登上了《自然》或《科学》期刊, 有一块里面包埋了一截恐龙尾巴的,在这次琥珀展中也有模型展出。
」包埋昆虫的琥珀或许比较常见,但因为昆虫体积较小,在展示上比较困难,往往需要借助显微镜、放大镜,或扩增实境技术加以放大才能够欣赏观察。
而这两件捐赠琥珀不只是用肉眼就能清楚看到里面包埋的生物,「连蜥蜴皮肤上的颜色都保存了下来,以博物馆来说,这不只有展示上的价值,在研究上也有非常大的价值和意义。
」杨博士说。
此次科博馆的琥珀特展与工研院合作,运用扩增实境技术,让观众体验用这种技术「看」琥珀。
用新科技「看」化石
琥珀该怎么研究?用显微镜吗?切开、用X光或断层扫描、还是拿去溶解,让里面的蜥蜴露出来?为了拓展自己的知识,我拜访了国立自然科学博物馆的地质学组,他们的研究范围包括了古生物与岩矿,而目前台湾唯一一位专门研究恐龙的古生物学者杨子睿博士就在这里工作。
外表像大学生的他带我走过刚从发掘地运回来、还包裹在石膏里的神秘巨大化石,还有一盒一盒摆得整整齐齐、不知是碎骨还是牙齿化石的待处理小标本,让我有一种走在时光长廊里的感觉,仿佛地球的演化史正幽幽地流淌过我身边。
长廊上等待归档入库的大化石。
较小型的化石由白色纸盒盛装分类,等待处理。
「不需要剖开啦!」杨博士笑着说,现在已经有许多研究工具可以运用。
过去会用CT,也就是电脑断层扫描来看琥珀的包埋物,但CT能量太强,有时候琥珀会变黑,「现在已经可以用同步辐射的一些比较低能量、高波长的光去照,可以非破坏性地看到里面。
像是包埋生物的细胞组成或形态、色素细胞、色素的囊体、黑色素都看得到。
」
而近年来科学界发表了各种有羽毛或五彩缤纷的恐龙复原图,也都要感谢这些崭新的研究工具,让古生物学家可以看到更细节、甚至是肉眼看不见的隐藏资讯。
「虽然我本来是做爬行动物或恐龙的化石研究,但我的逻辑是,我挖到什么就做什么。
我现在很有兴趣的,是想知道植物跟昆虫的共同演化是从什么时候开始的。
」杨博士说,他指的是那一块貌似血管组织或神经网路的琥珀,原来,那里面包埋的是9900万年前的被子植物,里面有些叶片有残缺,代表可能被昆虫或其他生物咬过。
「昆虫去啃咬植物,植物就会释放出特别的化学物质,吸引昆虫的天敌来把昆虫吃掉,也就是说敌人的敌人就是朋友啦。
我们想知道,这样子的交互作用,是在9900万年前那一次被子植物大爆发时演化出来的吗?还是在白垩纪末期之后?我想进一步了解白垩纪时期昆虫跟植物之间共演化的历史。
」杨博士说。
可是,就算包埋在琥珀中的残缺叶片真的是被昆虫咬过的,要怎么知道植物有没有释放出特别的化学物质呢? 「植物被咬之后,会持续释放那种挥发物质,所以在被琥珀封起来之后,如果够致密,应该是可以把挥发物封存在里面的。
」杨博士解释道:「我们可以用气相层析质谱仪去检测这些挥发物分子,而根据极性或沸点不同,跑出来的时间就不一样,而这些分子经过离子化,就可以根据其荷质比在不同时间出现来判断分子的种类。
」这是他的研究计画之一,而他有兴趣的另一个研究主题,则是蜥蜴这类爬行动物改变体色的机制是在什么时候演化出来的,这就是另外那块包埋着蜥蜴的琥珀上场的时候了。
蜥蜴皮肤的秘密
「这只包埋在琥珀里的蜥蜴,可以明显看到它皮肤上有条带,代表这只蜥蜴身上有一些可以改变黑色素排列、或者改变皮肤细胞方向的机制。
」杨博士说。
「因为皮肤本身是均质的。
拿人类这样的哺乳动物来说好了,我们的皮肤上并没有斑纹或斑点,只有像瘀青、胎记之类,那可能是病理性的色素聚集,一般来说,你的皮肤颜色应该还是均一的。
就算是羽毛鲜艳亮丽的鸟类,在拔掉羽毛之后,它们皮肤的颜色也都还是均一的。
」
我想起传统市场里排排摆好的拔毛全鸡和带皮猪五花,确实,除了猪皮上盖的红或紫色印章之外,似乎真的没有看过猪皮或鸡皮上有斑点或条纹。
但蜥蜴之类的爬行动物则不然,它们没有毛发、皮肤颜色多样,有时还能改变自己的体色,这种能力「基础就在于表皮下面要有一层能够改变密度或排列的色素细胞,」变色龙可以说是箇中翘楚,把这种行为表现得淋漓尽致。
「这个是很早、可能在蝾螈身上就有的性状,或许在哺乳类和爬行类分化的时候,哺乳类丧失了这个能力,但蜥蜴可能还保留着。
我很想知道说,琥珀里这只蜥蜴,在它前肢皮肤上黑白条纹的下面,是不是真的能找到控制变色的细胞。
」杨博士说。
这必须靠进一步的化学分析方法去了解。
目前也有非破坏性的检测方法可以用,像是IR,也就是近红外光谱,或是用拉曼雷射。
「其实这些原理都一样,就是用光去照,然后看反射讯号,因为每种反射讯号都有不一样的特征,散射出来的波长会不一样,会有一个特征波长、或者说是特征讯号,我们就能根据这个特征波长或特征讯号的组合,来推测它身上到底有那些东西、其方向性或致密程度,这些都是可以做得到的。
」
恐龙能否重现?
聊到这里,我突然想起,拜《侏罗纪公园》之赐,现在大家都觉得只要能找到琥珀里的蚊子,科学家就有可能复制出恐龙来。
这到底做不做得到?
「我无法说未来会不会有这种技术,但目前我们是完全做不到。
」在德国攻读博士时曾参与复制古生物研究的杨博士说:「因为抽出来的碱基对都非常少,虽然有保留了遗传物质,但我们并不知道正确的排列方式,而且也有很多缺失。
DNA有ACTG四个碱基,我们自己就可以做出ACTG。
以现在的科学进展来说,要把无生命的物质做成分子,这是可以做到的,但是要把分子变成有生命的东西,现在还做不到。
问题就在于,怎么样的排序方式才能变成生命,我们并不清楚。
」)
现有的复制技术,无论是复制羊或复制猫狗,都是将一个体细胞的DNA抽出来、再放进另一颗已经移除了遗传物质的卵细胞,再让卵细胞自行复制成长。
也就是说,必须要已经有一颗活的卵细胞才能够复制出另一只生物。
没有办法无中生有、直接用遗传物质「长」出一只动物。
身为古生物学家,办公室里有个一两颗恐龙蛋化石也是很正常的。
这颗是窃蛋龙的蛋,杨博士告诉我,这类恐龙蛋的钝端和锐端会有不同的纹路,可以借此判断恐龙蛋化石的真伪,由纹路的连续与否,就能知道是否为蛋壳碎片拼凑而成。
「一只恐龙,经过9900万年、甚至更久的时间,它的整个遗传物质已经缺失很多,连要用什么来补都不知道,劣化掉的部分不是只有一些,而是超过99%都不见了。
你要用什么来补?侏罗纪公园说是用青蛙跟蜥蜴去补,所以里面那只帝王暴龙可以隐藏自己的热能反应,就像现生的某些蜥蜴跟鳄鱼一样,那已经超越了纪录片的范畴,根本是科幻片了。
」杨博士笑着说。
所以,以目前的技术,我们还没有办法真正复制出一只恐龙、或是眼前琥珀里的这只蜥蜴。
科幻迷或恐龙迷或许会觉得有点失望,但对我而言,能够亲眼看到一只9900万年前可能曾经走在恐龙脚边、或攀爬上远古针叶树的蜥蜴,已经是一种从来没有想过的幸运,而科学家们能利用这一块小小的琥珀,再找出多少古代的故事,我想,应该不需要再等待9900万年。
幸运的话,几年、说不定几个月后,我们就会知道了。
科学家声称揭开通古斯大爆炸之谜
一个强度相当于广岛核爆炸数百倍的火球划过天空,把近800平方英里土地烧焦。
现在科学家认为是一颗彗星或者小行星的残片引发了“通古斯大爆炸”。
这次事件是根据事发地附近的通古斯河命名的。
目前一项有争议性的科学研究指出,一大块彗星残片引起大火球进入大气层,又弹回围绕太阳运转的轨道。
现在科学家甚至确定了可能导致“通古斯大爆炸”的的天体,这个天体将在2045年再次从地球附近飞过,目前距离地球超过1亿英里。
这颗看似没有任何危险的彗星,背后是否隐藏着出乎意料的危险? 据当时的目击者说,1908年6月30日早上,西伯利亚中部的一个偏远地区的上空发生爆炸。
一个强度相当于广岛核爆炸数百倍的火球划过天空,巨大的蘑菇云腾空而起,天空出现了强烈的白光,气温瞬间灼热烤人,感觉就像出现了第二个太阳。
现在科学家认为是一颗彗星或者小行星的残片引发了“通古斯大爆炸”,这次事件是根据事发地附近的通古斯河命名的。
不过有关这次爆炸的原因,没人非常确定,因为人们至今仍没发现流星体产生的碎片。
这次爆发的规模是如此巨大,它烤焦了方圆800英里的地面,所经之处,树木全被烧光。
一代又一代业余调查人员提出了一系列像流氓黑洞或UFO袭击地球等假设,用来解释“通古斯大爆炸”发生原因。
现在,这项有争议性的科学研究指出,一大块彗星残片引起5到10百万吨级的火球腾空而起,这是近代史上见到过的规模最为庞大的非核爆炸。
据这项最新假设说,最为重要的是大部分彗星残片都反弹回大气里,然后进入太阳周围的轨道。
现在科学家甚至确定导致“通古斯大爆炸”的可能天体在2045年将再次从地球附近经过。
这个天体在1908年6月30日就位于地球附近,目前它距离地球超过1亿英里。
但是一个由水冰和尘埃构成的彗星,如何才能造成规模这么庞大的爆炸事件,而不留下任何痕迹呢?科学家认为,他们可以通过基本化学找到答案,而不是通过复杂的物理学或者至今仍未发现的证据来解释这个问题。
“通古斯大爆炸”事件留下的一个最奇特的东西,是在地面上留下的烧痕。
它不仅仅是一个椭圆形冲击波,这次爆炸事件烧焦的树木排列的图案就像蝴蝶一样,外面的“翅膀”朝向东北和东南方向。
提到这个与众不同的图案,包括意大利博洛尼亚大学的朱塞佩?隆哥(Giuseppe Longo)和俄罗斯应用天文学院的尤里?梅德韦杰夫(Yuri Medvedev)等顶级科学家一直坚持两个主要理论,其中一个理论认为,两个单一天体在该地上空发生爆炸;另一个理论认为,是一个天体从地球大气层掠过,围绕地球一周后,再次从这里经过。
圣彼得堡俄罗斯科学家研究院的研究物理学家爱德华?朵贝瑟维奇认为,这颗彗星是以氢气的形式发生爆炸,这种气体在数秒内使通古斯的飞船变得炽热异常。
为了证明他提出的氢气理论是正确的,朵贝瑟维奇把所有精力都放在一种被称作电解的基本化学上,这种化学物质能利用电,把水分解成氢气和氧气。
朵贝瑟维奇表示,正是氢气引发了1908年的“通古斯大爆炸”,这个彗星的前身极有可能是木星或者土星的一颗卫星上的冰层的一小部分。
随着时间推移,行星的强磁场把冰层里的一些水分子分解成氢气和氧气泡,这些气泡仍被冰层封锁在里面。
一旦冰里积聚了足够的氢气,彗星与之相撞,就会引起冰层发生爆炸,把大量充满氢气的冰喷射到太空。
1981年朵贝瑟维奇在他发表的一篇论文中表示,土星的卫星??土卫六上含氢气丰富的冰就曾在3000到10000年前发生过爆炸,冰层爆炸不仅充实了土星的环状结构,而且还有可能把一些可挥发性冰碎片送入太阳系。
朵贝瑟维奇表示,这些冰碎片在太阳系里四处游荡,偶尔经过像地球一样的行星,就会引发像1908年发生的“通古斯大爆炸”。
当这些碎片在进入大气过程中因摩擦产生火花时,这个自然形成的冰炸弹就会发生爆炸。
据朵贝瑟维奇估计,当通古斯流星体掠过地球的大气层时,大约有10%的冰发生爆炸。
在爆炸的冲击力作用下,母流星体重新回到太空。
他表示,这种扭曲的轨道可以解释被烧掉的树木形成的与众不同的蝴蝶图案。
通过对6000多颗近地天体数据库进行搜索,朵贝瑟维奇和他的同事们发现,1908年6月27日有一颗被称作2005NB56的天体从月球轨道外面经过。
朵贝瑟维奇表示,2005NB56的经过时间和方向都与“通古斯大爆炸”事件的目击者提供的信息非常吻合。
他表示,这个天体靠近地球最近的距离是620万英里,不过这个假设存在的误差比较大。
彗星2005NB56也将于2045年从距离地球大约380万英里的地方经过,这个距离大约是地球和月球之间的距离的16倍。
朵贝瑟维奇表示,在这段时间,它可能不会给地球造成威胁,但是在它靠近地球的过程中研究它,将有助于我们更好地了解近地天体,以及它们的冰里隐藏着什么危险。
来自俄罗斯科学研究院的朵贝瑟维奇的同事,圣彼得堡应用天文学会的尤里?梅德韦杰夫对这种说法挺感兴趣,但他对朵贝瑟维奇认为是2005NB56彗星造成“通古斯大爆炸”的观点并不赞成。
梅德韦杰夫说,朵贝瑟维奇提出的彗星爆炸和1908年它可能与地球相撞发生爆炸的理论要得到证实,还有很长的路要走,但是天文学家应对这个理论进行更多关注。
梅德韦杰夫说:“朵贝瑟维奇的理论为一些与众不同的观察资料提供了依据。
”他表示,2005年美国宇航局的“深度撞击(Deep Impact)”飞船把一颗探测器发射到彗星Tempel 1表面上时,这颗彗星的一小部分区域就出乎意料地发生了大规模爆炸,这一结果跟天文学家提出的一些彗星携带着自己的氢气弹的假设一致。
科学家到南极寻找时空之门,一个通往地球内部的洞穴
自古以来,人们就认为时间一去不再来,哲学家们认为时间的一维性,缓缓地向前流淌。
但是自从爱因斯坦在相对论中提出,生活在光速的世界里,时间可以停止;在超过光速的世界里,时间可以逆转。
科学家们就始终在寻找时间之门,寻找另一个多维空间的入口。
现代的科学技术已经证明时间是可以变慢的。
寻找时间之门 科学家到南极寻找时空之门 一位名为恩斯特·祖代尔的作者写了一本名为《飞碟——纳粹的秘密武器?》的书,书中宣称,希特勒和他的最后一支部队上了潜艇, 逃到阿根廷,然后在南极一个通往地球内部的洞穴里建立了飞碟基地。
希特勒希望打开南极的时间之门 而加拿大安大略的“空心地球研究会”则认为,希特勒和他的精锐部队通过一条地下隧道,在一个简易机场登上没有任何标记的飞机,一直飞到南极洲,在南极的开阔地带,他们进入地下世界,不再与人类历史发生任何联系。
这个说法,可能是小说家臆造的,但是二战时期,面对战况不利的情况,希特勒确实有过改变光阴,让时间逆转,回到二战初期,从而祢补他的一些错误的做法。
那时他曾派人到中国西藏寻找地球轴心,也曾派科学家到南极,希望打开南极的时间之门。
二战后,美国和前苏联均在希特勒机密档案中发现,希特勒曾派过一批优秀德国科学家到南极洲,秘密研制尖端武器,准备称霸世界。
美苏两国特工人员均已核查;1939年,希特勒曾经把他的亲信阿尔弗雷得·里切尔派往南极,并带去大批科学家、工程师和实验器材,分别乘多艘潜水艇同行。
美苏两国都想获得希特勒所研制的尖端武器的成果资料,并派出大量特工人员追查阿尔弗雷得·里切尔带走的这批科学家、工程师的下落,却一直未找到。