恐龍身上的昆蟲(利用X光照片制)
北京時(shí)間4月3日消息,，據(jù)英國廣播公司(BBC)2日報(bào)道,，利用一臺(tái)超級(jí)“照相機(jī)”，古生物學(xué)家保羅·塔弗羅發(fā)現(xiàn)了一大批史前昆蟲,，它們的歷史足以與早已滅絕的恐龍相提并論,。1億年來，任何人都未曾一睹這些小昆蟲的廬山真面目,。但在現(xiàn)代科技手段幫助下,，它們最終重見天日。據(jù)悉,，發(fā)現(xiàn)這些昆蟲的過程就像是變魔術(shù)——本來什么都沒有,，然后就突然冒出來了。
發(fā)現(xiàn)近360種古昆蟲
利用一臺(tái)巨大的X射線機(jī)器,，塔弗羅拍攝了這些史前昆蟲的照片,，這臺(tái)機(jī)器能夠“點(diǎn)亮”不透明琥珀(樹脂化石)內(nèi)部。當(dāng)他擺弄X射線機(jī)時(shí),，最初的灰色空白突然間變成清晰的“小動(dòng)物”輪廓,。這些史前昆蟲曾經(jīng)在恐龍耳邊嗡嗡作響，自然擁有相當(dāng)悠久的歷史,。
雖然是一名古生物學(xué)家,，但塔弗羅給人的印象卻有些大相徑庭，他經(jīng)常是站在污泥里,，手里拿著一把石錘和泥鏟,。在世界上一臺(tái)最著名的“照相機(jī)”末端,，你便可以看到他的身影。這臺(tái)“照相機(jī)”就是位于法國格勒諾布爾的歐洲同步輻射加速設(shè)備(ESRF),，它能夠產(chǎn)生一道高強(qiáng)烈,、高能量光束，這種光束幾乎可以穿透任何物質(zhì),，讓內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露無遺,。
研究中，塔弗羅和同事瑪爾維娜·拉克將數(shù)公斤重的不透明琥珀置于超級(jí)光束的必經(jīng)之路上,，并最終發(fā)現(xiàn)了無主珍寶——大量古代生物,。在600多塊被掃描的琥珀中，他們確定了近360種已成化石的昆蟲,，包括黃蜂,、蒼蠅、螞蟻甚至蜘蛛,。此外,，他們還發(fā)現(xiàn)一些植物物質(zhì)的小碎片。很明顯,，所有這些昆蟲都是被一些史前樹的樹脂捕獲,，在利用現(xiàn)代科技手段發(fā)現(xiàn)它們的蹤影前，任何人都不知道它們已長眠于琥珀之中,。
大都是“小不點(diǎn)”
研究中使用的所有琥珀都是在位于法國西南部的夏朗德區(qū)發(fā)現(xiàn)的。琥珀中的絕大多數(shù)生物都是“小不點(diǎn)”,。例如,，其中一個(gè)螨類動(dòng)物身寬只有0.8毫米，一只已成化石的黃蜂個(gè)頭相對較大,，但它的身長也不過4毫米,。就職于雷恩大學(xué)的拉克解釋說：“這些古生物的小個(gè)頭可能源于一種現(xiàn)實(shí)——身體較大的動(dòng)物可以在被樹脂捕獲前逃離升天，而較小的動(dòng)物自然更容易遭遇不幸,。”
據(jù)掃描結(jié)果顯示,，有些昆蟲在被樹脂捕獲時(shí)仍舊活著，但其它動(dòng)物可能在此之前就已一命嗚呼,，只不過尸體被風(fēng)吹進(jìn)樹脂罷了,。由于被樹脂粘住，活昆蟲的腳呈掙扎狀,，而本就死亡的昆蟲則不然,，它們的腳呈卷曲狀，沒有掙扎痕跡,。
打造虛擬古生物
歐洲同步輻射加速設(shè)備利用的是一種“速射”方式為琥珀拍照,。首先,，研究人員將琥珀置于光束線中，而后利用高對比度,、高清晰度X射線攝影技術(shù)拍照,。利用這種方式，塔弗羅等人最終發(fā)現(xiàn),，琥珀內(nèi)部并不是一無所有,，而是別有洞天。在得到這一有趣發(fā)現(xiàn)之后,，塔弗羅等人的下一步工作就是為光束線穿過的被困昆蟲打造3D圖像,。
他解釋說：“微束X射線微斷層攝影技術(shù)建立在X射線攝影技術(shù)基礎(chǔ)之上，在樣本旋轉(zhuǎn)過程中,，我們不是只拍攝一張照片,，而是大量照片。完整旋轉(zhuǎn)過程中,，我們將拍攝1000多張射線照片,，利用這些照片，我們便可重建虛擬切片,。在使用一個(gè)3D處理工具之后,，我們從琥珀中‘提取’了這些樣本。”
處理后得到的虛擬昆蟲可以在電腦屏幕上旋轉(zhuǎn),，它們擁有納米(百萬分之一米)尺度解析度,，因此可獲得理想的解剖細(xì)節(jié)。然而,，事情并沒有就此打住,。所有這些電子信息都被輸入一個(gè)3D塑料打印機(jī)，打印史前昆蟲的實(shí)體模型,。在打印機(jī)幫助下,，一只被樹脂捕獲身長不到1毫米的昆蟲，最后成為一個(gè)30厘米長可以拿在手上的復(fù)制品,。
塔弗羅說：“從某種意義上說,，這要比擁有真正的動(dòng)物好得多。真正的黃蜂有4毫米長,，如想細(xì)細(xì)觀察,，必須使用顯微鏡，如果是被困在不透明琥珀中的黃蜂,，那就得使用同步加速器了,。然而，一旦用塑料打印機(jī)打印出來,，你就能看到自己想要的東西,。”說這番話時(shí),，他的手上便拿著一個(gè)巨大的塑料黃蜂。
具有重要實(shí)際意義
塔弗羅等人的工作為研究中生代夏朗德的生態(tài)學(xué)提供了新線索,。在最新已確定的昆蟲中,，很多都與水有關(guān)系——它們生活在一個(gè)河口環(huán)境周圍。在這一地區(qū)發(fā)現(xiàn)的不透明琥珀已經(jīng)暗示了這一點(diǎn),，但利用歐洲同步輻射加速設(shè)備對不透明琥珀進(jìn)行的研究則進(jìn)一步鞏固了這種論斷,。塔弗羅、拉克及其同事對他們利用同步加速器研發(fā)的技術(shù)抱有很高期望,。他們在即將發(fā)表于科學(xué)雜志《顯微鏡學(xué)與微量分析》上的研究論文中表示,，這項(xiàng)工作為被困琥珀的新物種編排目錄的一種可選性方式提供了基礎(chǔ)。
從傳統(tǒng)角度來說,，每一種記錄在案的生物都有一個(gè)與之匹配的標(biāo)本或者原型標(biāo)本,，并保存于博物館中。任何希望檢驗(yàn)或與進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)加以比對的科學(xué)家都可以利用這種標(biāo)本,。但對于被困不透明琥珀中的昆蟲,，我們不得不面臨這樣一個(gè)特殊問題——如何為一個(gè)看不見的動(dòng)物制作標(biāo)本？歐洲同步輻射加速設(shè)備中心對此表示,，未來類似的原型標(biāo)本可以通過琥珀,、所有利用同步加速器得到的電子信息以及3D塑料打印機(jī)獲得。
塔弗羅,、拉克及其同事的工作只有在使用同步加速器前提下才可進(jìn)行,，此外，這項(xiàng)工作也需要花費(fèi)大量時(shí)間,。長期以來,，歐洲同步輻射加速中心便希望升級(jí)他們的設(shè)備。這種升級(jí)可能為打造“虛擬古生物”開辟很多新的道路,。眼下，X射線光束寬度不超過4厘米,，而加強(qiáng)版的歐洲同步輻射加速設(shè)備將有能力產(chǎn)生一道25厘米寬的光束,，這一寬度足以為一個(gè)人類化石的完整頭骨進(jìn)行成像。塔弗羅說：“我們需要4天時(shí)間掃描10公斤重的琥珀,。如果利用寬度更大的光束和大視野探測器,，我們便有能力在4天內(nèi)掃描重達(dá)100公斤的琥珀，進(jìn)而得到更令人興奮的發(fā)現(xiàn),。”
