從一塊琥珀，怎樣“看見”一片熱帶森林

王  博

你知道鳥類是如何起源的嗎？

不久前，中美兩國科學家合作發表了一件始祖鳥新標本，揭示了始祖鳥的骨骼、軟組織及羽毛等細節，爲恐龍到鳥類演化關鍵期的頭骨演化和飛行適應等提供了關鍵證據，研究成果發表於國際學術期刊《自然》。

如何發掘、研究化石，是古生物學研究的重要課題。一塊塊化石訴說着地球的演變，承載着遠古的奧秘。過去，挖化石如同“拆盲盒”。如今，在新技術的助力下，古生物學研究正加速破解更多生命密碼。

你能想象嗎？一塊大小不到4平方釐米的琥珀，能揭示一個熱帶海岸森林的濱海環境。研究人員利用CT掃描技術，重建白堊紀中期一塊緬甸克欽琥珀中各類化石的三維圖像。他們發現，這枚琥珀保存了異常豐富的化石類羣，包括1個菊石、4個螺類、4個等足蟲、23個蟎蟲、1個蜘蛛、1個馬陸和至少12個昆蟲，以及一些砂粒、植物碎屑。這爲揭示周圍4平方公里乃至40平方公里的森林生態提供了重要證據。CT掃描技術能用X射線探測標本內部構造；利用高精度CT掃描，不僅可以觀察到被包埋或覆蓋的結構，還可以揭露化石標本的內部精細結構，同時最大程度保護化石的完整性。

激光共聚焦顯微技術，也是“見微知著”的一種技術手段。這是一種以激光作爲激發光源、採集自發熒光進行成像的工具，能有效避免視覺干擾，大大提高成像信噪比。我國科學家最早將激光共聚焦顯微技術應用於古生物領域，觀察了小殼化石、琥珀和孢粉樣品。近年來，這項技術在古生物學領域已是常用手段。

作爲高分辨率、高放大倍數的電子顯微鏡，透射電鏡常用於觀察生物表面和內部的超微結構。研究人員利用透射電鏡和激光共聚焦顯微鏡，揭示了白堊紀緬甸琥珀中一個原始蛾子的鱗片在微米級別的微觀結構。在此基礎上，他們建立了鱗片的三維數字模型，利用光學分析軟件計算了該鱗片可能產生的顏色，爲昆蟲顏色的演化提供了實證。

除了觀察超微結構，化石研究還會結合X射線能譜或拉曼光譜等分析物質組成。能譜分析可以幫助確定化石中存在的元素及其相對含量，有助於理解化石的解剖結構和保存方式。例如，研究人員使用掃描電鏡結合能譜，對寒武紀澄江生物羣中的章氏麒麟蝦進行了詳細研究，爲解析早期節肢動物的解剖結構提供了重要信息。

數智時代，地球系統科學的轉型是大勢所趨。因此，構建全新的古生物學數據庫，並開展綜合的大數據分析工作，成爲古生物學研究的一個新熱點。大數據分析可以爲古生物學研究提供更宏觀的視野，人工智能技術可以將分散信息有機聯繫起來。這些技術在深時尺度和全球尺度上爲重建生物演化、古環境和古氣候等提供了新的信息。

重建地質歷史時期生物多樣性的變化，對探究地球生命演化意義重大。我國科學家主導的新一代地球科學數據庫GBDB和OneStratigraphy，爲探究深時尺度下生物多樣性的變化，提供了強有力的數據支撐。研究人員通過建立早期地球化石數據庫，利用超算和人工智能等分析方法，揭示了從20億年前到5億年前地球上的早期生命演化歷程，爲闡明早期地球生命起源和演化規律等提供了重要信息。

當古老的學科遇到現代科技，融合應用爲學科發展提供了新的增長點，使得古生物學不斷向縱深發展。

(作者單位：中國科學院南京地質古生物研究所)