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          世界上第一个琥珀蛇标本:沉睡“蛇美人”

          来源:admin     热度:680      时间:2021-07-16 23:06:45 标签:

          撰文:邢立达 中国地质大学(北京)

          我想告知大家一个很棒的新闻。我和加拿大艾伯塔大学的迈克尔·考德威尔教授(Michael W. Caldwell),中国科学院动物研讨所的陈睿博士等学者在古代蛇类研讨中有了重大发明:我们首次在琥珀中发明了蛇类标本,而且那是一个全新的物种。这篇论文发表于7月的《科学》(Science)子刊《科学进展》(Science Advances)上。

          邢立达,迈克尔·考德威尔,兰德尔·尼达姆和白明在中科院动物所

          机缘偶合的发明

          这两块神奇的、包括着古老蛇类的琥珀标本,阅历了波折的故事。它来自有名琥珀产区——缅甸北部克钦邦胡冈谷地。这片区域所出产的琥珀距今约0.99亿年。大家必定会感到这个地名有些熟习——没错,我们的团队从这里出产的化石中多次发明了被古老树脂封印的古脊椎动物标本。

          2016年,我们在出产于此的化石里发明了世界上首例琥珀中的古鸟类和恐龙;2017年,发明了琥珀中的雏鸟、完全古鸟和介形类;2018年早些时候发明了蛙类琥珀;这次又发明了蛇类!一亿年前的胡冈谷地,必定非常热烈而漂亮,有着丰盛的生态多样性。可贵的蛇类琥珀标本让我们窥见了晚中生代蛇类的机密的一角。

          目前科学家研讨的绝大多数琥珀都是从公开的琥珀市场购得的。2016年初,一位熟习的琥珀商人向我兜售一块“鳄鱼皮”,这是一块包括相当大的皮肤的琥珀。我笑着接过标本,心想着这大概率是一只硕大的蜥蜴,但眼前奇异的模式却令我心里咯噔一下,如此均匀的菱形鳞片让我想起蜥蜴的亲戚:蛇。

          https://www./video/1003243242833391616

          我当即就接洽了多年好友、广东省生物质源利用研讨所的蛇类研讨专家张亮先生。他看了照片之后感到很有趣,告知我:“由于身材构造的差别,蜥蜴身材的不同区域的鳞片形态并不一致,但蛇躯干上的鳞片其大小和形状很均匀。蛇的鳞片比拟柔软,蜥蜴的则比拟硬甚至还有皮内成骨。”这块琥珀呈现的皮肤面积很大,鳞片的大小和形状非常均匀,从鳞片形状可以推断是属于某种蟒或蚺。至此,我们手头上就有了缅甸琥珀中第一块蛇类琥珀的证据。

          琥珀中的蛇皮 摄影Ryan C. McKellar

          随后我接洽了我就读硕士时的母校——加拿大艾伯塔大学生物系的主任,有名的古生物学家迈克尔·考德威尔教授(Michael W. Caldwell),他对蛇、沧龙等有鳞目化石非常熟习。他支撑这块琥珀中的皮肤属于蛇类的见解,并与我相约加拿大一起察看标本。

          科学的发明往往非常偶合,多年未见新发明,而一旦呈现,却往往并不孤单。一个月后,就在我拿着蛇皮琥珀快要登机的时候,石探记科学团队的王宽来电,电话中的他心急火燎:“有一个蛇珀!你赶紧看看是不是!”。我当时听了之后高兴得发抖,而看到他的照片之后我更是感到不可思议——半条小蛇就这样被困在琥珀中!我们就这样得到了第二块蛇类琥珀,而且是最主要的一块,因为它有那么多骨骼!

          第二块蛇琥珀的发明者是贾晓女士。

          贾晓女士和缅甸晓蛇琥珀

          2016年初她在开一批琥珀原石,发明其中一块有一段动物包裹体和一些碳化的植物碎屑。一开端,她认为被包裹的是一条蜈蚣。但在放大镜下细心察看之后,她发明这些“蜈蚣腿”其实在动物体内,很可能是一只残破的小蜥蜴的肋骨,但这只“小蜥蜴”身材有些长。当时,贾晓并未在意。直到有一次在机场转机时,她偶然瞥见了一幅眼镜蛇骨架的画作,突然一个念头闪现:这幅画里蛇骨和那块琥珀里的动物实在太像了!

          贾晓当即提前改签回到昆明。当那块琥珀被磨去了全体了表皮、重新躺在显微镜下的时候,贾晓发明:里面包裹的动物没有脚,尾巴上残留的皮肤也不同于蜥蜴!随后她接洽了石探记科学团队的同仁,辗转与我接洽上了。

          我们在上次的专栏中说到过,与其它脊椎动物化石相比,蛇化石是极为稀有的。这可能因为大多数蛇类骨骼的质地都不是很坚硬,能形成化石并保留下来非常不易。而直到2016年前,古生物学界也还从没有发明过在琥珀中保留的蛇类,所以古蛇的演变进程一直非常神秘。

          浏览琥珀中的古“书”

          新发明的蛇类琥珀化石标本共有两件,显微CT为它们供给了了详细的、立体的三维解剖构造。贾晓女士发明的那块,有些许糜烂,裸露出了骨骼,这种情形反而对显微CT等无损装备的成像十分有利,通过对CT数据的重建、分割和融会,我们终于无损得到了所有骨骼的高清3D形态。

          缅甸晓蛇和对应的CT重建 摄影白明

          依据其骨学特点,学者将这件标本命名为缅甸晓蛇(Xiaophismyanmarensis)。属名Xiaophis中的“Xiao”源自中文“晓”,向发明该枚琥珀的石探记结合开创人、琥珀专家贾晓女士致敬,ophis为希腊语中的蛇;种名“myanmarensis”表明化石发明于缅甸。

          标本有着明白可见的腹下椎骨(前泄殖腔椎骨)有87节,推测总共有160节,超过除了蚓蜥类(amphisbaenians)和双足蜥类(dibamids)之外的所有修长的有鳞类动物。脊椎骨还有着特化的椎弧凹(zygantra)与椎弧凸(zygosphenes),这是蛇类的主要特点——这二个构造互相镶嵌着形成球状窝,使得蛇的每一节脊椎骨都能牢牢相扣,并且又能转动机动。

          这块琥珀中,蛇的个体长4.75厘米,保留了铰接式的颅后骨骼,包含约97枚椎骨、肋骨和部分皮肤。这97枚椎骨中的前87节加上肋骨构成了躯干,剩余10节构成尾部。标本的单一椎骨非常小,躯干椎体长约0.5毫米,尾椎长约0.35毫米,其尺寸和形态上与管蛇科红尾管蛇(Cylindrophis ruffus)的新生蛇较为类似。虽然我们不知道这个个体一共有多少椎体,但我们参照了同时期的斯莫里蛇类(simoliophiid)圣域哈氏蛇(Haasiophis terrasanctus)。

          https://www./video/1003245000217477120

          这两种蛇的颈椎与躯干椎共有155个,最大的椎骨位于第70至80节椎骨之间,因此我们推测,这个琥珀蛇缺失了大约70节或者更多的椎骨,以及颈椎末端的颅骨。也就是说,如果标本完全,琥珀蛇的长度大约为9.5厘米。

          缅甸晓蛇的解剖学构造显示了其作为现生蛇胚胎-新生蛇的特点。主要的是,它还保留了骨骼个体产生的主要细节,例如椎弓突-椎弓凹关节开端沿神经弓板形成。除了骨骼,缅甸晓蛇还保留下来的带鳞的皮肤,这些鳞片是菱形的,而且很薄。惋惜的是,标本并没有保留晓蛇的腹鳞,无法和现代大部分蛇类拥有的较大且呈矩形的腹鳞进行对照。

          两块琥珀揭示的远古世界

          另一件蛇类标本保留的是琥珀中的蛇皮,这件标本代表了一只大型蛇类的蜕皮,鳞片呈菱形或圆菱形,鳞片间的表皮上有深线。一些区域能看到色彩的变更,但很可能不是本来的颜色,此外还能察看到圆形或环状的花纹。这张蛇皮的主人体长可能可达60至70厘米,是当时缅甸琥珀森林的大型掠食者。

          缅甸晓蛇复原图 绘图刘毅

          蛇的祖先可以追溯到侏罗纪中期,比如1.67亿年前的安氏黎明蛇(Eophis underwoodi),但它们的化石比拟破碎,供给的信息不多。晚白垩世早期(约1亿至9500万年),蛇类已经有了全球性散布,南欧、非洲、北美、中东和南美都曾发明过蛇类化石,而且所有的标本都是发育成熟的蛇类,它们大多数失去了前肢,但有的还保存着小小、没有多大作用的后肢。这次我们发表的标本与以往所发明的蛇类完整不同,是一个新物种,它们表明,古代蛇类曾在海洋边沿的森林中生涯。

          缅甸晓蛇的颅后骨骼与其他白垩纪冈瓦纳蛇类非常类似,应位于冈瓦纳基干类群中,如狡蛇(Najash)、恐蛇(Dinilysia)和古裂口蛇(Sanajeh)及现代蛇(冠群)之间。它的特点表明它是蛇类冠群的祖先。

          缅甸蛇类复原图 绘图刘毅

          这次发明的两枚琥珀里都还含有昆虫、昆虫粪便和植物残留物。这些琥珀内含物供给了奇特的森林生态体系记载。缅甸琥珀中保留的一些植物(如苔藓类,竹状的单子叶植物)和无脊椎动物(如有爪类、盗蛛类、盲蛛类、蚧壳虫类)都表明,约1亿年前的这里,拥有一个包括有淡水栖息地的、潮湿温暖的热带雨林生态体系。琥珀内同时包括的海生介形类的存在则表明,部分琥珀森林亦濒临海岸线。有趣的是,森诺曼阶几乎所有已知蛇类都表示了水生适应性或发明于河流沉积物中,而与陆地生涯习惯无关。此前唯一存在的例外是来自冈瓦纳阿根廷森诺曼阶湿地-干旱生态体系中的狡蛇。而缅甸晓蛇是首次在中生代森林环境中发明的蛇类,表明早期蛇类的生态多样性比以前的以为地更为多样。

          总的来说,缅甸晓蛇等蛇类琥珀的发明,是人类首次在琥珀中找到蛇类,也是首次在化石记载中发明新生蛇,其个体产生学特点在蛇类化石中可以说是史无前例,这些琥珀为自然界最胜利和最具代表性的动物群之一供给了绝佳的演变线索。

          《新发明(2018年第7期)》【摘要 书评 试读】- 京东图书item.jd.com

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