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若何给古生物画上准确的颜色

是我们识别物体的主要途径之一。大自然赋予生物五彩缤纷的颜色,向世间展现着生气勃勃的情景。差其余生物色可能代表差其余寄义,既有用于警示敌人的警戒色,又有用于交流相同的通讯色。

蝴蝶有着颜色艳丽、花纹多样的同党,有用于吓唬敌人的眼斑;变色龙可以变色隐藏于环境;乌贼遇到危险可以变透明、喷墨汁……。自然里不仅有红黄蓝,甚至另有五彩斑斓的黑,有壮丽多彩的白。这些颜色或用于逃避敌人,或用于捕猎,或用于求偶。

颜色给予了地球多姿多彩的生物,那么问题来了,我们能否知道古生物的颜色呢?谜底是一定的,经由古生物学家们几十年的不懈起劲,找到了许多还原古生物真实颜色的方式,下面让我们一起探索。

我们通过古生物回复图看到多彩的古生物形象绝大多数都不是真实的。我们现在看到的化石都是灰色、黄色,完全被周围的岩石因素交接、置换成了石头,皮肤和软组织险些保留不下来,以是我们基本无法直接从化石上看出古生物原本的颜色,甚至连体型也只能通过形态学剖析来判断。

而回复图中古生物皮肤或毛发的颜色,是通过与现代生物对比,同时连系这些生物所处的环境来推测的。例如,《侏罗纪公园》系列影戏中把霸王龙的皮肤还原成灰色,翼龙的皮肤设定为红棕色等等。研究学者也以为,由于恐龙常生涯在兴隆的森林中,又连系它们六方鳞片状的皮肤,与现代大象、鳄鱼等生物对比,以为植食型恐龙皮肤应为灰色、绿色,肉食型恐龙皮肤则以灰褐色为主。

然则,仅凭预测是永远无法知足宽大古生物兴趣者的好奇心的,我们要的是真相!固然,研究职员也不是食斋的,经由不懈地研究起劲,古生物颜色已有了许多重大突破,“古生物颜色学”这一研究领域也逐渐兴起。

《侏罗纪公园》片断

想要知道古生物的颜色,首先要明了生物是怎么发生颜色的。

我们都知道颜色是人类肉眼对可见光的视觉效应。而生物发生颜色有三种方式,划分是:生物发光色素色结构色

生物发光,顾名思义,是指生物体可以直接发光的征象,这种化学能转化为光能的效率险些为100%。像萤火虫一样,具有怪异的发光器官,通过特殊酶将发光器中合成的物质转化为光能。

纷飞的萤火虫

色素色,是自然界中最常见的发生颜色的方式,也称为化学色,由生物体内所含的色素直接吸收牢靠频率的太阳光而显示出颜色,常见的隐藏色、警戒色都是色素色。动物体内常见的有玄色素、嘌呤色素、喋呤色素、血红素等;植物体内主要有叶绿素、类胡萝卜素、醌类色素和黄酮类色素等。

印度牛蛙

粉色罗宾鸟

结构色,与色素无光,是自然界中色彩最为纯净且最强烈的颜色,也称为物理色,通常由生物纳米光学结构与自然光的作用发生。如蝴蝶的同党,若是刮去翅面上的鳞片,会发现同党实在是透明的,只是由于细小鳞片通过反射、散射太阳光形成了颜色。以是,我们从差异角度看蝴蝶的同党、鸟类的羽毛就会展现出差其余颜色,这让玄色羽毛也能出现出五彩斑斓的彩虹色。

黑羽鸡的黑是五彩斑斓的黑

甲虫的纳米结构色

颜色起到作用的条件,是生物要发生视力。在之前的文章中我们先容过生物眼睛的进化也是一个循序渐进的历程,直到泥盆纪之后才有了能有用缩短的晶状体。也就是说在之前,生物的颜色在生计中并不主要,更不存在由于颜色而发生的选择性进化。直到眼睛进化到合适的水平,颜色才是影响生物生计的主要因素。

而距今较近的新生代,许多古生物与现生生物靠近,其颜色很容易就能确认。以是现在对颜色的研究主要集中在晚古生代到中生代的多样的陆地生物上,且化石保留较为完整。但古生物成为化石的历程是异常漫长的,动物的皮肤、软组织、内脏都很难保留下来,更别说这些纪录有颜色的色素和生物结构了。要想解决生物颜色问题,是件极其难题的事情。

泥盆纪邓氏鱼已具有成熟的眼睛结构

然则,方式总比难题多。我们只要找到一个能保留完整生物的方式就可以,谜底就是特异埋藏分子化石。特异埋藏指的通过特殊沉积物质埋藏成岩,进而使得生物的微细组织和软组织都能保留下来,例如沥青埋藏、琥珀埋藏等等。怪异的保留条件可以让我们有时机看到亿年前的分子化石,进而解读古生物原始的样貌。分子化石,顾名思义,指的是组成生命体的一些有机大分子在成岩历程中保留了化学因素骨架,可以通过气相色谱-质谱仪、航行时间二次离子质谱等装备考察或符号这些有机分子。这两者连系使提取生物分子化石成为现实。

特异埋藏使格陵兰岛发现5.2亿年Kerygmachela的大脑化石保留下来

研究职员首先解决颜色的生物是最负盛名的恐龙。前面讲过,研究职员凭证恐龙生计的森林环境和现代生物对比,预测恐龙皮肤的颜色呈灰绿色或灰褐色。但事实事实是怎么样的呢?

在早期研究中,布里斯托大学讲师雅各布・文特尔(Jakob Vinther),在2006年受乌贼墨囊的启发,想到了玄色素应是现代生物和恐龙都配合具备的色素。这类色素被储存在体内称为“黑素体”的细胞结构中,这种结构实在是细胞中的空泡,认真玄色素的制造和储存。卵圆形的黑素体制造玄色素,球形的黑素体制造铁锈红色色素。

文特尔在对5500万年前鸟头骨化石研究中首次识别出了黑素体形成的分子化石,随后在一块白垩纪恐龙羽毛化石中看到了卵圆形的黑素体,虽然前人已经发现过这些分子巨细的结构,但却归为腐生细菌的化石。文特尔发现这些羽毛化石有显著的是非纹路,这些分子在玄色纹路呈卵圆形,在白色纹路呈球形,正好对应了黑素体在差异色素下对应的状态。通过此发现他断言很快人们就能识别出恐龙的颜色。

事实也正如他所说,在他的团队率领下,很快人们逐渐发现越来越多黑素体在恐龙身上的致色机制。住手现在,人们已经识别出6种恐龙的大致颜色,其中4种为羽毛颜色,2种为皮肤颜色。之以是识别出的种类较少,是由于发现黑素体需要保留较好的化石,恐龙的羽毛化石上能较好留存黑素体的化石,而皮肤的有机质却很难保留云云之久。现在识别出皮肤颜色的两种恐龙,正好就是以保留有有机质因素著名的“恐龙木乃伊”化石(“恐龙木乃伊”指的是恐龙遗体在极低温、或酸性、或极干旱、或盐度极高的环境埋葬下,可以自然恒久保留有机物质)。

已识别出羽毛颜色的恐龙:

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已识别出皮肤颜色的恐龙:

《侏罗纪公园》片断

不仅恐龙的颜色被发现了,还包罗其他动物,如蛇类:

随后,在2018年,澳大利亚学者称又一种新的色素――卟啉色素,被识别出来。这是一种亮粉色色素,被发现于11亿年前的海洋微观生物中,为远古海洋增添了一丝鲜艳的色彩。

现生的粉色水母

对古生物色素色的研究通过黑素体的发现掀起了狂热的研究浪潮,也取得了异常精彩的研究功效。只管有人以为玄色素在化石漫衍太过局部不能代表整体的颜色,而且现在现代生物的玄色素致色机制还不够清晰,不能下定论。但科学总是在试错的路上不停提高,现在得出了对照相符人们认知的结论,这是一件异常值得赞赏的事情。

大部门古生物颜色还基于人们的想象

对于结构色和生物发光的研究事情,也在近期取得了伟大的希望。昆虫是最具结构色和生物发光色的代表生物,而研究昆虫的主要载体是另一种异常主要的特异埋藏化石――琥珀。

琥珀是十分优质的化石资源,是研究远古生态环境的珍贵标本,由植物排泄的树脂凝固、石化而形成,常可包裹住恰巧在树下途经的虫子,或地上的枝叶,以是能原模原样的保留生物最原始的姿态,甚至能密封住生物的有机结构。之前研究职员就从象鼻虫的琥珀中提取出1.2亿年前的脱氧核糖核酸分子(DNA大分子)。

缅甸克钦琥珀生物群、波罗的海琥珀生物群、多米尼加琥珀生物群、福建漳浦琥珀生物群被以为是天下四大琥珀生物群,为研究昆虫和植物提供了大量珍贵标本。

琥珀中的昆虫

漳浦生物群生态回复图

中国科学院南京地质古生物研究所杨定华绘制

虽然琥珀能保留下完整的昆虫化石,但经由近亿年的转变,颜色也不再是原生的,且当昆虫化石从琥珀中直接取出,很快就会被氧化成银色,以是对琥珀中昆虫化石的色彩研究依旧是件异常难题的事情。

中科院南古所在对这些琥珀化石的研究中取得许多突破性的希望。南古所的蔡晨阳和泮燕红团队通过50纳米的超薄切片刀和扫描电镜发现一些青峰科的昆虫外面具有多层反射膜,而且这些超微纳米级的光学器官竟然在琥珀中保留了近亿年。这些多层反射膜使得昆虫外面出现具有金属光泽的结构色,从差异角度看颜色有转变。通过这种方式识别出大部门昆虫外面呈金属光泽的绿色、蓝色、蓝绿色、黄绿色、蓝紫色,并提出多层反射膜是发生结构色的直接缘故原由。

青峰科昆虫的琥珀化石(Cai et al., 2020)

另外是关于生物发光的研究,最普遍具有发光功效的生物当属萤火虫所属的叩甲总科的发光甲虫。同样是中科院南古所,该所李言达最近的研究发现了缅甸北部琥珀化石中保留完好的9900万年前白垩纪中期的甲虫化石,并发现了发光器的存在,命名为白垩光萤科(Cretophengodidae),为萤火虫类的祖先,与萤火虫有着相似的发光器官。进化出这种发光器官最初的目的是为了抵御捕食者,现在的萤火虫发光还兼具了求偶、警戒、诱捕的功效。

白垩光萤科回复图

中国科学院南京地质古生物研究所杨定华绘制

对地球历史伟大的好奇心,驱使着人们想尽一切设施举行探索。在最初的古生物回复图中,生物的颜色只能穷尽想象来填满,但好奇心推动科研不停地生长,经由几十年宽大古生物学家的不懈起劲,终于在近期有了重大突破。我们终于可以看到最真实的古生物的样貌了,不仅仅只是形态,更有它们的颜色,科研事情让我们一步步更靠近真相。但现在我们还知之甚少,未来仍需要人人的通力互助~

图片均来自网络,若有侵权请见告

资料泉源

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[10]恐龙的肤色是若何确定的?――江泓。泉源:知乎 https://www.zhihu.com/question/20881685/answer/507780781

[11]南京古生物所揭秘一亿年前昆虫真实色彩的隐秘――中国科学院http://www.cas.cn/syky/202007/t20200713_4752949.shtml

泉源:中科院地质地球所

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