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在琥珀中遇見遠古恐龍的羽毛尾巴

Gene Ng_96
・2016/12/16 ・1913字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 571 ・九年級

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《侏羅紀公園》一直到拍到第四集《侏羅紀世界》,裡頭所有獸腳類恐龍,仍然是光秃秃的好害羞,可是近廿年來大量的古生物學發現,已經確認了好幾種獸腳類恐龍,其實應該是毛茸茸的,而且還有各種各樣的奇特羽毛,和現今鳥類相比,恐怕是不遑多讓。

1993 年《侏儸紀公園》第一集的恐龍主角暴龍:「我就是光溜溜,而且也沒在害羞的!(設計對白)」圖/JURASSIC PARK, 1993. ©Universal/courtesy Everett Collection, from IMDb
1993 年《侏儸紀公園》第一集的恐龍主角暴龍:「我就是光溜溜,而且也沒在害羞的!(設計對白)」圖/JURASSIC PARK, 1993. ©Universal/courtesy Everett Collection, from IMDb
2015《侏儸紀世界》中的帝王暴龍。過了20多年這系列電影中的恐龍還是沒有羽毛啊!圖/IMDb
2015《侏儸紀世界》中的帝王暴龍。過了20多年這系列電影中的恐龍還是沒有羽毛啊!圖/IMDb

然而,在絕大多數過去出土的化石中,羽毛是被壓扁的,雖然大多數羽毛平時就很扁,但是羽毛畢竟是最複雜的皮膚附屬物,羽毛也能夠有繁複的立體構造,變成化石被壓扁後,有些立體結構不好判斷,因此演化上的變化也難以決定。

1860年發現的始祖鳥羽毛化石,真的是扁扁的...圖/By H. Raab (User:Vesta) - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8305343
1860年發現的始祖鳥羽毛化石,真的是扁扁的…圖/By H. Raab (User:Vesta) – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

緬甸琥珀中發現了恐龍尾巴

遠古的羽毛有沒有可能被其他方法保存下來?不是不可能,在加拿大、法國、日本、黎巴嫩、緬甸和美國,其實都有發現包裹了羽毛的白堊紀琥珀,讓科學家瞭解遠古羽毛的立體形態。可是那些琥珀羽毛的主子是何方恐龍或鳥類,幾乎無法判斷,因為缺乏其他身體組織以供研究。

中國地質大學的古生物學家邢立達,和加拿大皇家薩斯喀徹溫省博物館無脊椎動物古生物學館長 Ryan McKellar 等人,從一個來自緬甸東北部克欽邦胡康河谷的如杏桃般大小的琥珀,發現了一段獸腳類恐龍的尾巴,標本保存有九千九百萬年之久,是首個被發現保存在琥珀中的非鳥類恐龍組織。他們也在同個地區出土的同樣年代的琥珀中發現了兩個鳥類翅膀和部分軟組織,一個標本被稱作「天使之翼」,另一個稱作「羅斯」。

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代號 DIP-V-15103 琥珀裡不同角度的恐龍尾巴。圖/取自原始論文
代號 DIP-V-15103 琥珀裡不同角度的恐龍尾巴。圖/取自原始論文

克欽邦是緬甸聯邦內以克欽族為主體的高度自治邦。目前克欽獨立軍控制全邦,緬甸國防軍正在進攻克欽邦,企圖摧毀克欽民族武裝力量。克欽邦在過去兩年前來一直盛產琥珀,刑立達是在克欽邦首府密支那的工藝品市場發現該未經打磨的琥珀。

他們利用光學顯微鏡及微電腦斷層掃描儀來研究代號 DIP-V-15103 琥珀裡的樣品。在尾巴上,還帶有像是絨毛的羽毛,讓我們能夠從中判斷羽毛早期的演化!琥珀裡的羽毛已有羽軸,並非絨毛。由於標本裡面的尾椎是分開的,所以不可能來自鳥類,因為鳥類尾椎瘉合成尾綜體,所以尾部羽毛可以一起被帶動。該尾巴可能來自一隻幼年虛骨龍,上頭保存的羽毛,連毛囊和羽毛都清晰可見。

顯微鏡觀察琥珀裡的羽毛在不同角度下的照片。圖/取自原始論文
顯微鏡觀察琥珀裡的羽毛在不同角度下的照片。圖/取自原始論文

在那些羽毛帶有短而纖細的羽軸,羽軸上有交錯的羽支,而羽支上已有羽小支,這支持了羽支在演化和發育上,融合形成羽軸前,就已帶有羽小支的理論,不過由於羽支是交錯排列的,和傳統的模式不同,表示羽毛的演化,可能比已知的還複雜多樣。那些羽毛無法形成相互勾連、緊密結合成羽片,比較像是現代鳥類的裝飾羽。

(A及B)恐龍尾巴上最大片的羽毛描繪圖及照片。(C)羽毛的可以演化發育路徑及步驟。代號 DIP-V-15103 琥珀裡的羽毛可能支持3b的路徑雖然並沒有反駁3a的可能,但是其形態因為羽支的交錯排列,和傳統的理論仍有不同。圖/取自原始論文
(A及B)恐龍尾巴上最大片的羽毛描繪圖及照片。(C)羽毛的可以演化發育路徑及步驟。代號 DIP-V-15103 琥珀裡的羽毛可能支持3b的路徑雖然並沒有反駁3a的可能,但是其形態因為羽支的交錯排列,和傳統的理論仍有不同。圖/取自原始論文

除了羽毛帶來的驚喜,他們也發現琥珀中的碳化軟組織,有大量二價鐵離子的訊號,顯示尾巴裡有血球蛋白。

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克欽邦已有幾個琥珀帶來驚喜,未來可能還會有更多發現,讓演化生物學家能夠瞭解羽毛的演化!

 

 

原學術論文:

  • Lida Xing et al. 2016. A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber. Current Biology 26: 1-9; doi: 10.1016/j.cub.2016.10.008
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文章難易度
Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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台灣有恐龍嗎?化石學家帶你探索島嶼的古老秘密——《好久・不見》
麥田出版_96
・2024/11/02 ・2579字 ・閱讀時間約 5 分鐘

台灣的地理位置與化石形成

台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?

世界地圖攤開一看,台灣陸地上的面積看來是不大,但其面對的太平洋,不只在我的想像中、在我多年搭著飛機到世界各地檢視相關的標本,試著拼湊出鯨魚們在數千萬年間演化歷程的經驗中,我知道也相信台灣的地底下,必定蘊涵著能跟我們講出帶有全球視野的化石標本。

同時,台灣除了被海洋包圍之外,那平均深度只有六、七十公尺深的台灣海峽,也清楚的意味著,當更新世的冰河時期讓海平面下降幅度來到或超過這個臨界點時,台灣就會成為歐亞大陸最東南邊的一角。

相信在台灣的不少人都常聽過,台灣在冰河時期會和中國大陸連在一起,但我在跟大家解釋這樣的環境變遷與古生物演化時,總是會特別強調我不想泛政治化,但世界地圖清楚的標示出台灣的地理位置應該是可以、也該要放在更大的版圖:歐亞大陸的板塊底下來討論,而不是只有限縮在與中國大陸連結的關係。

畢竟,當我們像是讚嘆著非洲地區的陸生大型哺乳動物,能在以年為單位的時間軸來進行長距離的移動時,基本上是用「萬年」以上的尺度來探討生物演化、移動的古生物學,處於歐亞大陸東岸的台灣上的大型脊椎動物,要橫跨歐亞大陸到西邊、或是反方向的來到台灣,大概都會是稀鬆平常的移動距離。

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建立起這樣的思維模式後,當然就是需要有最直接的化石證據來驗證這樣的想法,或深入討論其化石標本的背後,隱藏了怎樣的大尺度演化事件。

大型脊椎動物跨越歐亞大陸到台灣,在古生物學的長時尺度下是平常現象。圖/envato

早坂一郎的開創性研究與犀牛化石

二○一八年一月底從日本的筑波搬到台北後,一邊重新改造所接手的退休丘臺生教授的實驗室、一邊開始準備新學期的上課內容;除此之外,很重要、也是主要的工作內容,就是要開始到野外和各個單位的收藏庫裡尋找、檢視相關的化石標本,試著解讀其背後所帶有的古生物學、演化學上的意義。

有趣、但不令人意外的是,知道我開始要在台灣從事大型脊椎動物化石研究的人,第一個反應通常都會是:台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?這樣之類的疑問。

要回答台灣有沒有化石紀錄的出現,我在日本的工作經驗,和剛好不小心娶了日本太太,讓我能從搬到日本工作前還不會五十音的狀態,到現在能有一定用日文溝通和閱讀日文文獻的基礎能力,幫了很大的忙。

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因為,台灣的古生物研究歷史,基本上就是從日治時期展開並奠下根基。也因此,有一定的日文能力和在日本古生物學界中遊走的經驗,確實是對於一些細微的狀況,更能推敲或掌握。

舉例來說,我目前所服務的台灣大學於一九二八年創立時的前身:日治時期的台北帝國大學,一開始創校時就加入的早坂一郎教授,可以說就是在研究台灣大型脊椎動物化石的先驅,也就不意外為什麼一九八四年在台灣所發現、並被命名為一個新亞種的犀牛化石,會以早坂為名(犀牛的故事書寫在第四話)。

延伸閱讀:從放牛學生到震驚世界:左鎮犀牛化石背後的傳奇——《好久・不見》

台灣有化石的出沒,對生物多樣性、生命演化等議題有些敏感度的人來說,大概不會太意外。但台灣有沒有令許多人為之瘋狂的恐龍,聽起來就是一個棘手許多的疑問。

或許出乎大多數人的意外,台灣不只有貨真價實的恐龍,還有台灣才有的特有種恐龍!

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一九九三年上映的《侏羅紀公園》(Jurassic Park),可以說是徹底的激發了全世界對於恐龍的狂熱與追逐。即使到了二○二四年的今天,恐龍的形象,對於大多數的人來說,似乎就是古生物學研究的全部了。

《侏羅紀公園》激發全球恐龍熱潮,至今在大眾心中恐龍仍象徵著古生物學。圖/wikimedia

但恐龍有如此的代表性,可不是只有形象般的讓人摸不著邊際,而是有全世界各地的古生物學家用一生的精力,和政府、私人所挹注的大量資源,來試著一點一滴揭開恐龍那引人入勝的演化歷程。

舉一個比較可以讓大多數人理解到我們對於恐龍知識是如何持續的累積、建構起來的例子:我正在書寫這段文字的當下是二○二○年的五月中旬,這年從一月一日到這個時間點,已經有二十種,先前完全未知、生存於中生代的恐龍們被古生物學家發現,並且正式的命名為新物種、發表在國際間相關的古生物學研究期刊中—平均不到一個禮拜,全世界就又會多了一種中生代的恐龍在我們的知識體系中!

台灣的鳥類恐龍故事:恐龍演化新視角

藉由這樣的研究能量,我們現在不只清楚的知道所有現生鳥類都是貨真價實的恐龍,連我上課在談論恐龍演化所使用的教科書,所提到恐龍定義裡的其中一個主角,即有我們幾乎每天都會見到面的麻雀:

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恐龍包含了滅絕的三角龍和現生的麻雀最近的共同祖先,以及從這共同祖先開始的所有後代,都是恐龍。沒有被包含在三角龍和麻雀最近的共同祖先裡的後代,都不是恐龍。

大部分隨口問我台灣到底有沒有恐龍的人,我基本上都很難有足夠的時間用上述簡短的內容來說明,因為可以感覺得出來,大部分的人,真的都只是隨口問問,大概也沒有打算真的想要了解恐龍、或是古生物學的研究工作到底是怎麼一回事,背後又有什麼重要的意涵。所以我一般都只會簡短的回應著像是,台灣當然有恐龍,因為所有的鳥類都是恐龍,不只如此,我們每天也都在吃著貨真價實的恐龍肉!

——本文摘自《好久・不見:露脊鯨、劍齒虎、古菱齒象、鱷魚公主、鳥類恐龍⋯⋯跟著「古生物偵探」重返遠古台灣,尋訪神祕化石,訴說在地生命的演化故事》,2024 年 9 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

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麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。

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穿越時空的地球階梯:從深海生物到滅亡的恐龍,旅程永不停止——《地球的階梯》
悅知文化
・2024/10/01 ・808字 ・閱讀時間約 1 分鐘

來自悅知文化的編按:
城市中突然出現了一扇門, 門內是一條通往下方的樓梯!啊!原來這是一個「地球的階梯」。每下一層階梯,都將迎來不同時期的生物與環境,透過松岡老師精美的繪圖,孩子們得以加深每一層的印象。另外,書中還有位地球博士,適時地補充該時期的生物與環境等知識內容,你將發現原來鳥曾經是恐龍!生命的起源,竟是在有毒的水中誕生!
當你以為已經走向地球深處時,沒想到仍只來到 7000 萬年前……別停下來,旅程還很長,地球階梯繼續延伸,和我們一起洞悉地球生命歷史吧!

【本書特別邀請國立臺灣大學生命科學系.蔡政修副教授協助審定】

6600 萬年前

大約在 6600 萬年前,宇宙中有一顆小行星撞擊到地球,導致地球被大量的灰塵覆蓋著。灰塵遮蔽了太陽光,包含恐龍在內的緒多生物,都因此而滅亡。

7000 萬年前|白堊紀

在「白堊紀」末期,地球變得越來越寒冷。因此,有些科學家認為,暴龍的部分身體,可能覆蓋著跟鳥一樣的羽毛。

3 億 7000 萬年前|泥盆紀

從這裡開始,我們必須潛到海底,所以請穿上潛水服。請不要懷疑,狗狗也要穿。遠古時代的海洋,真是相當精彩呢!

魚石螈的體長大約 1 公尺,是一種兩棲類動物。牠類似現代的山椒魚(Salamander),卻有 7 根指頭。

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——本文摘自《地球的階梯》,2024 年 9 月,悅知文化,未經同意請勿轉載。

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悅知文化
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真假琥珀怎麼分?寶石是如何仿造的?——《琥珀之書》
積木文化
・2023/11/17 ・2619字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 作者/瑞秋・金(Rachel King)
  • 譯者/林潔盈

仿製琥珀

雷斆文中的琥珀指血紅色的琥珀。後來的作家用「蜜蠟」描述混濁的黃色琥珀。1 大約在一一〇〇年,宋代醫者寇宗奭寫道,中國西部使用的琥珀從「不均勻的蒼白」到「明亮清澈」皆有,而中國南方使用的則是「顏色深而混濁」。2 寇宗奭顯然很熟悉波羅的海琥珀與緬甸琥珀的不同外觀。緬甸琥珀與呈明亮藏紅花黃色或白色的琥珀色鈣鋁榴石不同,顏色可以從深棕色到非常淡的雪莉酒色,有時甚至像亮紅色,或是有鮮奶油倒入咖啡的漩渦紋路。更後來的文獻繼續將琥珀與水進行比較。其中一本寫於十八世紀關於葡萄牙人定居澳門的編年史,曾論及作為葡萄牙商品的水與金琥珀,讓紅色類型琥珀可能源於歐洲的觀點更具說服力。3

波羅的海琥珀。圖/wikimedia

歐洲人仿製琥珀的配方側重於黃色與淨度——這是波羅的海琥珀的特點,也是他們最熟悉的類型。他們鮮少提到再現斑紋或漩渦,對於模仿形狀說得更少。法國天文學家暨醫生安東.米索(Antoine Mizauld)提出的配方特別有名,也許是因為他提出了一種可供調整以仿造任何寶石的基本混合物。米索以琥珀為例:

各位可以如此偽造琥珀。先把白水晶(石英)打成非常細的粉末備用,取蛋白……,不停攪打並將泡沫弄掉,打到蛋白變成水狀;加入前述的粉末混和均勻,如果想做黃色的琥珀,則再加入少許藏紅花細粉,然後把混和物放入中空的蘆葦稈裡,……準備一些小玻璃瓶,把混和物放在滾燙的熱水中,直到他們變硬成形,再把它們拿出來,放在大理石上磨成你喜歡的形狀。4

米索也概述了過濾混合物以確保透明度的方法,以及如何形塑與乾燥以做成珠子和刀柄。這裡用了藏紅花,但其他配方則用了薑黃。一篇中國古代文獻建議加入魚卵。5 二〇二〇年春天,赫爾辛基(Helsinki)的研究人員按照近世的仿造琥珀配方進行實驗,結果令人著迷。6 製成的一些物質,儘管可能有點黏,卻是非常令人信服的琥珀替代物;部分在幾天內發了黴,不得不丟棄。相形之下,早期歐洲幾乎沒有模仿白色琥珀(圖 46)的配方,白色琥珀通常為普魯士統治者的御用品,也是藥用首選,不過確實也有一些方法能將黃色琥珀變白,例如放在鹽水中煮沸。

〔圖 46〕天然白色琥珀,俄羅斯加里寧格勒琥珀博物館收藏。

人們也會將琥珀放進油裡煮,讓外觀更加清澈,如果琥珀因為年久而裂開或發紅,也可以藉著這種方法復原外觀。十七世紀末,工匠克里斯蒂安.波爾希寧(ChristianPorschinen)運用這種方法製作出琥珀鏡片與琥珀菱鏡,其工藝的知識基礎在於,將已切割和拋光的琥珀放入油中烹煮能夠漂淺琥珀的顏色。7 油煮琥珀也可以替琥珀著色。此法已為羅馬人所知,後來於十八世紀重新發現,這讓琥珀可以染成「紅色、藍色、綠色等」,也能做成類似其他石材的模樣。8

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多明尼加出產天然的藍琥珀。圖/wikimedia

重量與可溶性

琥珀非常輕,會浮在鹽水上,有人甚至說會浮在啤酒上;一個成功的仿製品不僅要模仿顏色與淨度,也得模仿這個特質。有些配方給出了讓人可以計算後續體積的量。某個配方建議用三十公克櫻桃樹脂、六十公克阿拉伯膠與十六個蛋黃做成黏稠的混合物。9 如此一來大約可得到四百公克的濕混合物,乾燥後可能比琥珀的重量稍重。在赫爾辛基的實驗中,正是這種類型的配方會做成導致發黴的團塊。在其他情況下,特別是使用石英粉的配方,重量會是露餡之處。可溶性也會出賣最終產物。

眾所周知,仿製琥珀在水裡會有不同的表現,而正是出於這個原因,十六世紀作家休.普拉特(Hugh Plat)警告他的讀者,仿製琥珀一定要在室內使用。10 從當代歐洲現存仿製琥珀數量並不多的情形來看,耐久性顯然也是個問題。11

氣味

除了外觀與重量以外,假琥珀的氣味是另一個挑戰。一份原始資料說明了複製真琥珀氣味的高難度,強調這個特徵可能特別有助於辨識假琥珀。12 真琥珀因其香氣而珍貴,古羅馬作家馬提亞爾(Martial)曾經把琥珀的香氣比作情人的吻。13 後來的歐洲史料將其描述為甜美的,並以松樹的氣味比擬。還有說琥珀聞起來有苦味,並將它比作瀝青。也有人說琥珀的氣味隨著顏色而變。在德國的薩克森,蓋歐克.鮑爾發現白琥珀最令人愉悅,但表示所有的琥珀都具備沒藥的味道。14 部分中國文獻討論到芳香琥珀。有人認為芳香琥珀是非化石樹脂,如同沒藥。十七世紀法國學者塞繆爾.恰普佐(Samuel Chappuzeau)雖然未曾造訪中國,但他評論了將琥珀扔進香罐以釋放其氣味並點燃火焰的做法,認為這種操作解釋了中國商人在巴達維亞(Batavia,今雅加達)從荷蘭人手中大量購買琥珀的情形。15

——本文摘自《琥珀之書:傳承萬物記憶、透視歷史風貌的永恆傳奇》,2023 年 9 月,積木文化出版,未經同意請勿轉載。

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註解

  1. 許曉東,《中國古代琥珀藝術》 (Zhongguo gu dai hu po yi shu/Chinese Ancient Amber Art) (Beijing, 2011), p. 6.
  2. Laufer, Historical Jottings, p. 219.
  3. 同上,p. 242.
  4. 這個英文譯本來自約翰.雅各布.韋克(Johann Jacob Wecker),Eighteen Books of the Secrets of Art and Nature (London, 1660), p. 233.
  5. Laufer, Historical Jottings, p. 218.
  6. ‘Refashioning the Renaissance Team, Imittion Amber and Imitation Leopard Fur’, www.aalto.fi, accessed 19 September 2021; Sophie Pitman, ‘Una corona di ambra falsa: Imitating Amber Using Early Modern Recipes’, www.refashioningrenaissance.eu, 30 April 2020.
  7. Johann Heinrich Zedler, Grosses vollständiges Universal Lexicon aller Wissenschafften und Künste (Halle and Leipzig, 1733), vol. III, col. 1401.
  8. Johann Christian Kundmann, Rariora naturae (Wrocław and Leipzig, 1726), pp. 219–26.
  9. John Houghton, A Collection for the Improvement of Husbandry and Trade (London, 1727), vol. II, p. 64.
  10. Hugh Plat, The Jewell House of Art and Nature (London, 1594), pp. 67–8.
  11. 關於這些資料來源的進一步細節, 參考 Rachel King, ‘To Counterfeit Such Precious Stones as You Desire: Amber and Amber Imitations in Early Modern Europe’, in Fälschung, Plagiat, Kopie: künstlerische Praktiken in der Vormoderne, ed. Birgit Ulrike Münch (Petersburg, 2014), pp. 87–97.
  12. Stanislaus Reinhard Acxtelmeier, Hokus-pokeria, oder, Die Verfälschungen der Waaren im Handel und Wandel (Ulm, 1703), p. 24.
  13. D.R.S. Shackleton Bailey, trans., Martial: Epigrams, 3rd edn (Cambridge and London 1993), vol. I, bk III, epi. 65.
  14. M. C. Bandy and J. A. Bandy, trans., Georgius Agricola: De natura fossilium (Textbook of Mineralogy) (New York, 1955), p. 77.
  15. Adrian Christ, ‘The Baltic Amber Trade, c. 1500–1800: The Effects and Ramifications of a Global Counterflow Commodity’, MA thesis, University of Alberta, 2018, p. 112.
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