南京古生物學家從琥珀中發現1億年前昆蟲結構色:這是恐龍見過的顏色

2020-12-07 騰訊網

「這些帶有金屬色澤的顏色,是我們首次用肉眼看到大約1億年前恐龍看到過的顏色。」6日上午,北青-北京頭條記者從中國科學院南京地質古生物研究所副研究員蔡晨陽,其所帶領的團隊在距今約1億年的35枚琥珀中發現了保存較為完好的昆蟲結構色,這些顏色經過了1億年,仍舊呈現出閃亮的金屬光澤。蔡晨陽介紹,這些顏色多接近綠色和藍色,是早期昆蟲適應自然的保護色。據介紹,此類顏色是由昆蟲體內的多層反射膜通過物理方式形成的,與今天金龜子等甲蟲身上的顏色原理一致。「今後我們有可能在琥珀中發現更多古生物的痕跡,比如從蚊子中找到古生物的血液等。」

受現代昆蟲顏色成因啟發 古生物學家探索琥珀中的色彩

「這個琥珀中的青蜂,身上有著閃閃發亮的色澤,但它生活的時候距離我們已經有大約1億年了,這種肉眼可見的顏色保存非常完好,當時這種青蜂和恐龍在一起生活,可以說,我們看到的這個顏色,就是當年恐龍見過的顏色。」6日上午,中國科學院南京地質古生物研究所副研究員蔡晨陽告訴北青-北京頭條記者,蔡晨陽和該研究所研究員泮燕紅一起帶領研究團隊,從距今約1億年的緬甸琥珀中發現了大量具有金屬色彩的昆蟲,「這是我們首次可以通過肉眼看到和恐龍同一時代的昆蟲的顏色。」近日,該成果在線發表於英國知名學術刊物上。

蔡晨陽告訴北青-北京頭條記者,中國古生物學家從2013年開始逐步探索在緬甸琥珀中尋找古生物的痕跡,至今已收穫頗豐,但對昆蟲顏色的研究尚有很大的空白。「2014年我在美國交流期間,偶然看到了同事桌子上擺著很多標本,比如蝴蝶、甲蟲等,標籤上標註著昆蟲身上呈現顏色的原理,這也是我首次注意到昆蟲顏色的問題。」

蔡晨陽介紹,除了依靠色素這種化學手段為自己塗上各種色彩,昆蟲還會利用納米級的鱗片、多層反射膜等物理方式來展現出絢爛的色彩。「比如蝴蝶身上美麗的顏色,就是由非常細小的鱗片通過一種叫『衍射光柵』的方式,將光衍射形成的。再比如金龜子身上也有很炫目的色彩,這種色彩來源於昆蟲的多層反射膜,這種納米級的結構同樣可以創造出奪目的色彩。」

此外,蔡晨陽注意到,由於是利用物理方法創造色彩,蝴蝶、金龜子等的昆蟲標本可以長期保存,而不會褪色。「當時我就開始思考,這種產生顏色的結構在琥珀中是不是會保存得更久?」

4萬枚琥珀中找到35枚「有色」標本 多接近藍色、綠色

回國後,蔡晨陽和團隊開始研究中國科學院南京地質古生物研究所收藏的約4萬件緬甸琥珀標本,最終從中挑選出35件保存著完好昆蟲結構色的琥珀。「這個過程花了大約2、3年的時間,為了看清琥珀裡面昆蟲的顏色,我把琥珀放在一個黑色底的顯微鏡下,用強光去照射,來辨認它的顏色,雖然不會晃到眼睛,但是看久了確實會比較暈。」

在觀察中,蔡晨陽和團隊發現,這些1億年前的昆蟲全身或是部分身體結構呈現出強烈的具金屬光澤的綠色、藍色、藍綠色、黃綠色或藍紫色。「之所以多接近藍色、綠色,可能是因為當時的昆蟲身處森林環境,這些色彩是它們避免被天敵發現的保護色。」此外,蔡晨陽和團隊通過將琥珀中的昆蟲與它們在現代的「親戚」對比研究,發現琥珀中的昆蟲和它們對應的「親戚」同樣有類似的帶有金屬光澤的顏色。因此這一發現直接證明了當時昆蟲的結構色是可以保存下來的。

雖然找出了適合研究的琥珀,但要想利用儀器對這些昆蟲產生顏色的身體結構進行分析,就要將琥珀切成相當薄的切片,「我們平時做此類研究都是用新鮮的生物,對琥珀做切片是一個全新的挑戰,好在在專業的同伴的幫助下,我們順利完成了這項工作。」蔡晨陽介紹,切片用的切割器材只有50納米厚,相當於1毫米的2萬分之一,而切割的操作需要純手工完成。

通過對一枚琥珀青蜂標本的超微分析,蔡晨陽和團隊確認,這些豔麗的顏色是由類似現代金龜子的多層反射膜產生的。「今天我們看到的顏色,至少在一億年前已經誕生於地球之上了。」

用肉眼看到恐龍看過的顏色 未來有望於琥珀中發現更多古生物痕跡

「以往我們重建恐龍時代的復原圖,除了依靠想像,就是依靠部分恐龍羽毛化石的結構,通過和現代鴿子等鳥類的羽毛結構對比,來尋找最可能的顏色。然而此次發現的琥珀中昆蟲的結構色,是我們第一次用肉眼可見的方式看到恐龍們曾經看到過的顏色。」蔡晨陽表示。

「有一枚琥珀,給我帶來了很大的觸動」,蔡晨陽說,在這枚琥珀中,分別有兩隻1億年前的蜂和螞蟻,「這兩種動物同屬於膜翅目,也算是親戚,但蜂身上有明顯的金屬光澤結構色,螞蟻身上是普通的棕色,一億年前的兩種動物以兩種顏色出現在同一塊琥珀中,讓我著實驚喜。」

蔡晨陽表示,由於產生這些顏色的結構為納米級,很容易在琥珀形成的過程中被地質活動等原因損壞掉,但從目前的研究來看,仍有不少結構完好地保存至今。「此前就有人發現,古生物的蛋白質也可能通過琥珀保存到現在,未來我們也許能夠從琥珀中找到更多古生物的痕跡,比如在蚊子裡找到古生物的血液等。」不過蔡晨陽表示,由於DNA的半衰期只有500年左右,像電影《侏羅紀公園》那樣利用DNA復活古生物是肯定不可能的了。

(北青報-北京頭條記者 屈暢)

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