2021年08月14日 10:30
環球科學
用三維X射線手段研究了2.3億年前的爬行動物留下的糞化石後，一個全新的物種出現在人們的眼前。
撰文 | Tess Joosse
翻譯 | 張乃欣
審校 | 曾小歡 吳非
大約2.3億年前，一只饑餓的奧波萊西裏龍（Silesaurus opolensis）正在位於今天波蘭西南部的沼澤植被中覓食。這只身高接近1米、尾巴有1米長的恐龍近親和所有脊椎動物一樣，在進食後把它無法吸收的東西排泄了出去。幾千年之後，這些排泄物就變成了化石，一同被嵌在裏面的還有幾只小小的甲蟲。這些甲蟲就像是失散已久的昆蟲分支的「大使」，這也是人類首次在糞便化石中發現全新的昆蟲物種。這一發現於近期發表在了《當代生物學》雜志上。
自古以來，琥珀一直都是古生物學家和昆蟲學家研究遠古節肢動物的最佳來源。這些螞蟻、蜘蛛和甲蟲被嵌在小塊金色樹脂化石中，就好像它們剛剛還在四處爬行一樣。但是除了一些蒼蠅和蟎蟲，年代最久遠的這類化石也只能追溯到1.3億年前的白堊紀，而來自侏羅紀、三疊紀等更遠古時期的甲蟲，只能在被壓扁的平面標本中找到。而動物糞便的化石卻能夠保留遠古時代的信息。正如該研究的第一作者、瑞典烏普薩拉大學古生物學家Martin Qvarnström所說的，糞化石提供的信息「豐富卻被忽視」。Qvarnström表示，糞化石不僅可以揭示糞便所屬者的物種或演化曆程，還讓古生物學家有機會了解它們所處的生態系統和飲食習慣。
Qvarnström和同事們在奧濟梅克（波蘭西南的城鎮）附近的一個黏土坑中發現了一枚一角硬幣大小的糞化石。科學家們對西裏龍所處的三疊紀食物網很感興趣，所以他們用同步輻射微斷層掃描成像技術（synchrotron microtomography）記錄了這塊不透明化石的內部組成。其中，X射線從各個方向射入化石，清晰地呈現了其內部組成情況。將生成的圖像文件以數字化方式拼接到糞化石內部的3D模型中是一項很費力的工作，但當那些甲蟲的細節最終呈現在Qvarnström面前的時候，他驚呆了：「它們就好像在你面前活了過來了一樣。」
為了辨認這些可能是被西裏龍吞下的昆蟲，古生物學家們聯系了中國台灣中山大學的昆蟲學家Martin Fikáček。Fikáček起初還比較懷疑這些甲蟲是否被很好地保存了下來。他解釋道：「有很多化石看起來保存情況很好，但我們並不能確認它們究竟代表了什麼，因為我們無法看到所有的特征。」 但Fikáček很快就意識到該標本不同於之前所有已知的甲蟲，它有著明顯不同於其他甲蟲的機體特征，例如細長的觸角和分節的腹部。「我們一步一步反複地檢查，做計算分析……結果總是表明這是一個已經滅絕的昆蟲分支，現在已經不存在了。」為了紀念其起源，研究團隊將這個新物種命名為龍糞三疊藻食甲蟲（Triamyxa coprolithica）。
芝加哥菲爾德博物館名譽館長Margaret Thayer（未參與此項研究）說：「他們用藏在糞化石中的這些小東西做的一切都給我留下了深刻印象。這表明糞化石可以為研究提供令人驚喜的樣本。」近年來，研究人員也對其他一些糞化石進行了成像分析。雖然其中一些含有昆蟲碎片，但都沒有發現新物種。
Thayer說，同步輻射微斷層掃描成像技術讓研究人員無需親眼看到昆蟲，就能看到「大量的細節」。「沒人真正見過這種甲蟲，這讓我感到驚訝。」她補充說，高分辨率成像技術「確實革新了我們研究大量在以前難以處理的標本的能力」，比如龍糞三疊藻食甲蟲。她指出，在這種技術出現之前，「我們甚至不知道它們是標本」。
這次發現的新甲蟲屬於藻食亞目（Myxophaga），藻食亞目的甲蟲現在成群生活在潮濕、被藻類覆蓋的環境中。新發現的物種很可能曾經生活在類似的生態位中。Fikáček很高興看到這樣古老的標本與現生的藻食亞目成員如此相似。「這些甲蟲體型很小，同樣它們在當時數量很多，否則糞化石裏不可能全都是這種甲蟲，」他說，「它們2.3億年前的生活方式可能和今天相同。」當然，龍糞三疊藻食甲蟲沒有存活到今天。它們滅絕的原因尚不清楚，但Thayer說：「在某種意義上，演化是一項大型實驗。有些物種成功了，有些沒有。」
Qvarnström和Fikáček都表示，在古生物學家已經發現的許多可以追溯到三疊紀甚至更早時期的糞便化石中，可能還有更多關於昆蟲演化的秘密。他們希望這一發現能夠激勵其他人利用成像技術來窺探這些化石以及未來出土的糞化石的內部。Qvarnström補充說，盡管困難重重，但糞化石很可能隱藏著關於這些遠古生態系統的新線索，「去發現更多的糞化石吧！」
