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科学家在亿年前琥珀中发现360种史前昆虫

 

恐龙身上的昆虫

据英国广播公司(BBC)2日报道,利用一台超级“照相机”,古生物学家保罗·塔弗罗发现了一大批史前昆虫,它们的历史足以与早已灭绝的恐龙相提并论。1亿年来,任何人都未曾一睹这些小昆虫的庐山真面目。但在现代科技手段帮助下,它们最终重见天日。据悉,发现这些昆虫的过程就像是变魔术——本来什么都没有,然后就突然冒出来了。

发现近360种古昆虫

利用一台巨大的X射线机器,塔弗罗拍摄了这些史前昆虫的照片,这台机器能够“点亮”不透明琥珀(树脂化石)内部。当他摆弄X射线机时,最初的灰色空白突然间变成清晰的“小动物”轮廓。这些史前昆虫曾经在恐龙耳边嗡嗡作响,自然拥有相当悠久的历史。

虽然是一名古生物学家,但塔弗罗给人的印象却有些大相径庭,他经常是站在污泥里,手里拿着一把石锤和泥铲。在世界上一台最著名的“照相机”末端,你便可以看到他的身影。这台“照相机”就是位于法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射加速设备(ESRF),它能够产生一道高强烈、高能量光束,这种光束几乎可以穿透任何物质,让内部结构暴露无遗。

研究中,塔弗罗和同事玛尔维娜·拉克将数公斤重的不透明琥珀置于超级光束的必经之路上,并最终发现了无主珍宝——大量古代生物。在600多块被扫描的琥珀中,他们确定了近360种已成化石的昆虫,包括黄蜂、苍蝇、蚂蚁甚至蜘蛛。此外,他们还发现一些植物物质的小碎片。很明显,所有这些昆虫都是被一些史前树的树脂捕获,在利用现代科技手段发现它们的踪影前,任何人都不知道它们已长眠于琥珀之中。

恐龙身上的昆虫

 

大都是“小不点”

研究中使用的所有琥珀都是在位于法国西南部的夏朗德区发现的。琥珀中的绝大多数生物都是“小不点”。例如,其中一个螨类动物身宽只有0.8毫米,一只已成化石的黄蜂个头相对较大,但它的身长也不过4毫米。就职于雷恩大学的拉克解释说:“这些古生物的小个头可能源于一种现实——身体较大的动物可以在被树脂捕获前逃离升天,而较小的动物自然更容易遭遇不幸。”

据扫描结果显示,有些昆虫在被树脂捕获时仍旧活着,但其它动物可能在此之前就已一命呜呼,只不过尸体被风吹进树脂罢了。由于被树脂粘住,活昆虫的脚呈挣扎状,而本就死亡的昆虫则不然,它们的脚呈卷曲状,没有挣扎痕迹。

打造虚拟古生物

欧洲同步辐射加速设备利用的是一种“速射”方式为琥珀拍照。首先,研究人员将琥珀置于光束线中,而后利用高对比度、高清晰度X射线摄影技术拍照。利用这种方式,塔弗罗等人最终发现,琥珀内部并不是一无所有,而是别有洞天。在得到这一有趣发现之后,塔弗罗等人的下一步工作就是为光束线穿过的被困昆虫打造3D图像。

恐龙身上的昆虫(利用X光照片制)

 

他解释说:“微束X射线微断层摄影技术建立在X射线摄影技术基础之上,在样本旋转过程中,我们不是只拍摄一张照片,而是大量照片。完整旋转过程中,我们将拍摄1000多张射线照片,利用这些照片,我们便可重建虚拟切片。在使用一个3D处理工具之后,我们从琥珀中‘提取’了这些样本。”

处理后得到的虚拟昆虫可以在电脑屏幕上旋转,它们拥有纳米(百万分之一米)尺度解析度,因此可获得理想的解剖细节。然而,事情并没有就此打住。所有这些电子信息都被输入一个3D塑料打印机,打印史前昆虫的实体模型。在打印机帮助下,一只被树脂捕获身长不到1毫米的昆虫,最后成为一个30厘米长可以拿在手上的复制品。

塔弗罗说:“从某种意义上说,这要比拥有真正的动物好得多。真正的黄蜂有4毫米长,如想细细观察,必须使用显微镜,如果是被困在不透明琥珀中的黄蜂,那就得使用同步加速器了。然而,一旦用塑料打印机打印出来,你就能看到自己想要的东西。”说这番话时,他的手上便拿着一个巨大的塑料黄蜂。

具有重要实际意义

塔弗罗等人的工作为研究中生代夏朗德的生态学提供了新线索。在最新已确定的昆虫中,很多都与水有关系——它们生活在一个河口环境周围。在这一地区发现的不透明琥珀已经暗示了这一点,但利用欧洲同步辐射加速设备对不透明琥珀进行的研究则进一步巩固了这种论断。塔弗罗、拉克及其同事对他们利用同步加速器研发的技术抱有很高期望。他们在即将发表于科学杂志《显微镜学与微量分析》上的研究论文中表示,这项工作为被困琥珀的新物种编排目录的一种可选性方式提供了基础。

从传统角度来说,每一种记录在案的生物都有一个与之匹配的标本或者原型标本,并保存于博物馆中。任何希望检验或与进一步发现加以比对的科学家都可以利用这种标本。但对于被困不透明琥珀中的昆虫,我们不得不面临这样一个特殊问题——如何为一个看不见的动物制作标本?欧洲同步辐射加速设备中心对此表示,未来类似的原型标本可以通过琥珀、所有利用同步加速器得到的电子信息以及3D塑料打印机获得。

塔弗罗、拉克及其同事的工作只有在使用同步加速器前提下才可进行,此外,这项工作也需要花费大量时间。长期以来,欧洲同步辐射加速中心便希望升级他们的设备。这种升级可能为打造“虚拟古生物”开辟很多新的道路。眼下,X射线光束宽度不超过4厘米,而加强版的欧洲同步辐射加速设备将有能力产生一道25厘米宽的光束,这一宽度足以为一个人类化石的完整头骨进行成像。塔弗罗说:“我们需要4天时间扫描10公斤重的琥珀。如果利用宽度更大的光束和大视野探测器,我们便有能力在4天内扫描重达100公斤的琥珀,进而得到更令人兴奋的发现。”(杨孝文)

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

 

发布时间:2008/4/3 9:37:00

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