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科學家在億年前琥珀中發現360種史前昆蟲

 

恐龍身上的昆蟲

據英國廣播公司(BBC)2日報道,利用一台超級“照相機”,古生物學家保羅·塔弗羅發現了一大批史前昆蟲,它們的曆史足以與早已滅絕的恐龍相提並論。1億年來,任何人都未曾一睹這些小昆蟲的廬山真面目。但在現代科技手段幫助下,它們最終重見天日。據悉,發現這些昆蟲的過程就像是變魔術——本來什麽都沒有,然後就突然冒出來了。

發現近360種古昆蟲

利用一台巨大的X射線機器,塔弗羅拍攝了這些史前昆蟲的照片,這台機器能夠“點亮”不透明琥珀(樹脂化石)內部。當他擺弄X射線機時,最初的灰色空白突然間變成清晰的“小動物”輪廓。這些史前昆蟲曾經在恐龍耳邊嗡嗡作響,自然擁有相當悠久的曆史。

雖然是一名古生物學家,但塔弗羅給人的印象卻有些大相徑庭,他經常是站在汙泥裏,手裏拿著一把石錘和泥鏟。在世界上一台最著名的“照相機”末端,你便可以看到他的身影。這台“照相機”就是位于法國格勒諾布爾的歐洲同步輻射加速設備(ESRF),它能夠産生一道高強烈、高能量光束,這種光束幾乎可以穿透任何物質,讓內部結構暴露無遺。

研究中,塔弗羅和同事瑪爾維娜·拉克將數公斤重的不透明琥珀置于超級光束的必經之路上,並最終發現了無主珍寶——大量古代生物。在600多塊被掃描的琥珀中,他們確定了近360種已成化石的昆蟲,包括黃蜂、蒼蠅、螞蟻甚至蜘蛛。此外,他們還發現一些植物物質的小碎片。很明顯,所有這些昆蟲都是被一些史前樹的樹脂捕獲,在利用現代科技手段發現它們的蹤影前,任何人都不知道它們已長眠于琥珀之中。

恐龍身上的昆蟲

 

大都是“小不點”

研究中使用的所有琥珀都是在位于法國西南部的夏朗德區發現的。琥珀中的絕大多數生物都是“小不點”。例如,其中一個螨類動物身寬只有0.8毫米,一只已成化石的黃蜂個頭相對較大,但它的身長也不過4毫米。就職于雷恩大學的拉克解釋說:“這些古生物的小個頭可能源于一種現實——身體較大的動物可以在被樹脂捕獲前逃離升天,而較小的動物自然更容易遭遇不幸。”

據掃描結果顯示,有些昆蟲在被樹脂捕獲時仍舊活著,但其它動物可能在此之前就已一命嗚呼,只不過屍體被風吹進樹脂罷了。由于被樹脂粘住,活昆蟲的腳呈掙紮狀,而本就死亡的昆蟲則不然,它們的腳呈卷曲狀,沒有掙紮痕迹。

打造虛擬古生物

歐洲同步輻射加速設備利用的是一種“速射”方式爲琥珀拍照。首先,研究人員將琥珀置于光束線中,而後利用高對比度、高清晰度X射線攝影技術拍照。利用這種方式,塔弗羅等人最終發現,琥珀內部並不是一無所有,而是別有洞天。在得到這一有趣發現之後,塔弗羅等人的下一步工作就是爲光束線穿過的被困昆蟲打造3D圖像。

恐龍身上的昆蟲(利用X光照片制)

 

他解釋說:“微束X射線微斷層攝影技術建立在X射線攝影技術基礎之上,在樣本旋轉過程中,我們不是只拍攝一張照片,而是大量照片。完整旋轉過程中,我們將拍攝1000多張射線照片,利用這些照片,我們便可重建虛擬切片。在使用一個3D處理工具之後,我們從琥珀中‘提取’了這些樣本。”

處理後得到的虛擬昆蟲可以在電腦屏幕上旋轉,它們擁有納米(百萬分之一米)尺度解析度,因此可獲得理想的解剖細節。然而,事情並沒有就此打住。所有這些電子信息都被輸入一個3D塑料打印機,打印史前昆蟲的實體模型。在打印機幫助下,一只被樹脂捕獲身長不到1毫米的昆蟲,最後成爲一個30厘米長可以拿在手上的複制品。

塔弗羅說:“從某種意義上說,這要比擁有真正的動物好得多。真正的黃蜂有4毫米長,如想細細觀察,必須使用顯微鏡,如果是被困在不透明琥珀中的黃蜂,那就得使用同步加速器了。然而,一旦用塑料打印機打印出來,你就能看到自己想要的東西。”說這番話時,他的手上便拿著一個巨大的塑料黃蜂。

具有重要實際意義

塔弗羅等人的工作爲研究中生代夏朗德的生態學提供了新線索。在最新已確定的昆蟲中,很多都與水有關系——它們生活在一個河口環境周圍。在這一地區發現的不透明琥珀已經暗示了這一點,但利用歐洲同步輻射加速設備對不透明琥珀進行的研究則進一步鞏固了這種論斷。塔弗羅、拉克及其同事對他們利用同步加速器研發的技術抱有很高期望。他們在即將發表于科學雜志《顯微鏡學與微量分析》上的研究論文中表示,這項工作爲被困琥珀的新物種編排目錄的一種可選性方式提供了基礎。

從傳統角度來說,每一種記錄在案的生物都有一個與之匹配的標本或者原型標本,並保存于博物館中。任何希望檢驗或與進一步發現加以比對的科學家都可以利用這種標本。但對于被困不透明琥珀中的昆蟲,我們不得不面臨這樣一個特殊問題——如何爲一個看不見的動物制作標本?歐洲同步輻射加速設備中心對此表示,未來類似的原型標本可以通過琥珀、所有利用同步加速器得到的電子信息以及3D塑料打印機獲得。

塔弗羅、拉克及其同事的工作只有在使用同步加速器前提下才可進行,此外,這項工作也需要花費大量時間。長期以來,歐洲同步輻射加速中心便希望升級他們的設備。這種升級可能爲打造“虛擬古生物”開辟很多新的道路。眼下,X射線光束寬度不超過4厘米,而加強版的歐洲同步輻射加速設備將有能力産生一道25厘米寬的光束,這一寬度足以爲一個人類化石的完整頭骨進行成像。塔弗羅說:“我們需要4天時間掃描10公斤重的琥珀。如果利用寬度更大的光束和大視野探測器,我們便有能力在4天內掃描重達100公斤的琥珀,進而得到更令人興奮的發現。”(楊孝文)

http://news.xinhuanet.com/tech/2008-04/03/content_7909625.htm

 

發布時間:2008/4/3 9:37:00

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