甲壳虫

科学家们研究了23亿年前的便便,发现一

发布时间:2023/1/10 17:31:45   
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「本文来源:中国数字科技馆」

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约2.3亿年前,有一只饥饿的奥波莱西里龙(Silesaurusopolensis)。这只和大丹犬一样高,尾巴有一米长的恐龙近亲,正在位于今天波兰西南部的沼泽植被中觅食。接着,和所有脊椎动物一样,这只爬行动物把它无法吸收的东西排泄了出去。几千年之后,排泄物石化了,连同一些小小的甲壳虫也被嵌在了里面。这些甲虫就像是消失多年的某分支大使,代表了在化石排泄物中发现并首次描述的昆虫物种。这一发现发表在《当代生物学》上。

自古以来,琥珀一直都是古生物学家和昆虫学家从三维角度研究远古节肢动物的最佳来源。这些蚂蚁、蜘蛛和甲虫悬浮在小块金色树脂化石中,就好像它们刚刚还在四处爬行一样。除了一些保存下来的苍蝇和螨虫,这类化石中最久远的也只能追溯到1.3亿年前,是一些在岩石中留下的被压扁了的标本,记录了三叠纪和侏罗纪早期的甲虫。但是,瑞典乌普萨拉大学古生物学家,也就是本项新研究的第一作者MartinQvarnstrm表示,粪化石是能够获取远古信息的一个“丰富却被忽视的”来源。他说,粪化石不仅可以提供关于物种或进化的新见解,而且还为古生物学家呈献了有关粪便所属者所处生态系统和日常饮食的具体证据。

内含龙粪三叠藻食甲虫的西里龙粪化石3D模型视频静态图,图片来源Qvarnstrm等

Qvarnstrm和他的同事们在奥济梅克(波兰西南城镇)附近一个粘土坑中发现了一个特别的一角硬币大小的粪化石。科学家们对西里龙所属的三叠纪食物网很感兴趣,所以他们用同步辐射微断层扫描成像技术(synchrotronmicrotomography)研究了这块不透明化石的内部。在这一过程中,X射线从四面八方射向化石,将其内部情况清楚地展现出来。把生成的图像文件以数字化方式拼接到粪化石内部的3D模型中是一项很费力的工作,“就像用Photoshop一样。”Qvarnstrm说。但当那些甲虫的细节出现时,他惊呆了:“好像它们就在你面前变得鲜活起来。”

为了辨认这些可能是被西里龙吞下的昆虫,古生物学家们联系了台湾国立中山大学的昆虫学家MartinFikáek。Fikáek起初怀疑这些甲虫是否被很好地保存了下来。他解释道:“有很多化石看起来很壮观,但实际上你并不能真正确认(化石中的标本)是什么,因为你看不到它们所有的特征。”但Fikáek很快意识到该标本与目前所有已知的甲虫有所不同,它们有明显的特征变异,例如细长的触角和分节的腹部。“我们一步一步反复检查,做计算机分析......结果总能证明这是一个已经灭绝的昆虫分支,现在已经消失了。”为了纪念其出处,研究小组将这个新物种命名为龙粪三叠藻食甲虫(Triamyxacoprolithica)。

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芝加哥菲尔德博物馆名誉馆长MargaretThayer(未参与此项研究)说:“他们用藏在粪化石中的这些小东西做的一切都给我留下了深刻印象。这表明粪化石可以为研究提供令人惊喜的样本。”近年来,研究人员对其他一些粪化石进行了成像。其中一些含有昆虫碎片,但都没有发现新物种。

Thayer说,同步辐射微断层扫描成像技术让研究人员无需亲眼看到昆虫就能看到“大量的细节”。“没人真正见过这种甲虫,这让我感到惊讶。”她补充说,高分辨率成像技术“确实变革了我们研究大量在以前完全是难以处理的标本的能力”,比如龙粪三叠藻食甲虫。她指出,在这种技术出现之前,“我们甚至不知道它们是标本。”

龙粪三叠藻食甲虫属于藻食亚目(Myxophaga),一类现在成群生活在潮湿、藻类覆盖的环境中的甲虫。新发现的物种很可能曾经生活在类似的生态位中。Fikáek很高兴看到这样古老的标本能与目前存在的藻食亚目成员如此相似。“它已经很小了,也已经大量存在,否则粪化石里不可能全都是这种甲虫。”他说,“它们2.3亿年前的生活方式可能和今天相同。就像,哇,它们超级古老,有一些超级成功的生存策略。”当然,龙粪三叠藻食甲虫没有存活到今天。它灭绝的原因尚不清楚,但Thayer说:“在某些方面,进化是一个大实验。有些物种成功了,有些没有。”

Qvarnstrm和Fikáek都表示,在古生物学家已经发现的许多可以追溯到三叠纪甚至更早时期的粪便化石中,可能还有更多关于昆虫进化的秘密。他们希望这一发现能够激励其他人利用成像技术来窥探这些化石以及任何未来出土的排泄物的内部。Qvarnstrm补充说,尽管困难重重,但粪便化石很可能隐藏着关于这些远古生态系统的新线索,“去发现更多的粪化石吧!”

撰文:TessJoosse,《科学美国人》编辑。

翻译:张乃欣

审校:曾小欢

引进来源:科学美国人



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