閱讀古生物

明察秋毫的CT掃描儀讓一片塵封了億萬年的化石，向我們講述它不為人知的秘密。

研究遠(yuǎn)古的專業(yè)人員——古生物學(xué)家閱讀了消失已久的古生物遺骸和它們的生命軌跡，試圖重建其生活模式。人們想知道，早已滅絕的物種曾經(jīng)是怎樣生活、怎樣遷徙的?它們的小寶寶住在哪里?吃什么?是怎樣長大的?很多時候，留下來的線索少到使我們難以很有把握地回答這些問題。要是能進(jìn)入一部時間機(jī)器，找回我們所有問題的答案該多好啊!

早在1895年，英國小說家H.G.威爾斯發(fā)起對他的科幻小說《時間機(jī)器》的討論以來，時間機(jī)器就成為人類文化意識的一部分。亞瑟·柯南道爾爵士在1912年發(fā)表的小說《消失的世界》中，提出了訪問遠(yuǎn)古的思想。不知有多少古生物學(xué)家和古人類學(xué)家像我一樣，自幼便深受這些著作的熏陶。

威爾斯的書大約出版于發(fā)現(xiàn)x光的時代。x光這種神秘力量的實證，令科學(xué)家和公眾不安而迷惑，甚至它很可能還催生了威爾斯的科幻小說。如今，x光正在變成真正的時間機(jī)器，像看透皮肉一樣使我們輕而易舉地穿透巖層和時間，一探究竟。

存在主義的危機(jī)

大多數(shù)讀者想必都聽說過計算斷層掃描法，即CT。CT掃描儀利用x光從身體的許多不同角度拍照，再由一臺計算機(jī)綜合這些照片，生成一幅三維圖像。微型CT掃描儀在更小的范圍內(nèi)運(yùn)用同樣的原理。它已經(jīng)過大規(guī)模開發(fā)，大多數(shù)利用它來進(jìn)行研究的“病人”是無生命的，比如數(shù)百萬年前的動物的化石。

弗吉尼亞自然博物館的古生物學(xué)家尼克·弗雷澤，運(yùn)用微型CT掃描已能詳細(xì)辨認(rèn)距今大約2，2億年前留下的東西。弗雷澤說：“我們接觸到它，然后就找樣本。在一個悶熱的日子，我獨自劈開一塊頁巖。常常是這樣的情況，頁巖一旦裂開暴露于空氣，黑色的表層立刻就會被碳酸鈣所覆蓋，這樣一來幾乎任何化石都難以辨認(rèn)。這個標(biāo)本正好就是這樣的情況。實際上，我把它舉到肩上正要扔掉，就在這時，光線照在那些肋骨上，使它們輪廓分明。我又看了一眼，想這是一個腔棘魚的尾巴，就在上面寫了一個場地號。就在這天結(jié)束的時候，我突然意識到，那個‘尾巴’正是一個小骨骼的末端和細(xì)長的頸部!”

弗雷澤笑著回憶道：“在那個時候，我想我可能得到了一種滑翔的動物。”但很快，一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)擺在弗雷澤面前。化石周圍的石頭很硬，而且和化石骨骼幾乎是一樣的顏色!如果不能看到標(biāo)本，那么，按照科學(xué)的定義它就不存在。

四條腿和一對翅膀

在一次脊椎動物學(xué)會古生物學(xué)家會議上，一位準(zhǔn)備發(fā)掘這個化石的科學(xué)家向艾倫·沃克提及這件事。艾倫·沃克是賓夕法尼亞州州立大學(xué)的一名古生物學(xué)家。沃克建議弗雷澤把標(biāo)本帶到位于賓夕法尼亞州的圖像定量中心，看看微型CT掃描儀能不能解決。

要掃描這個標(biāo)本很難，因為含有化石的巖石片薄而扁平。圖像定量分析中心負(fù)責(zé)這個標(biāo)本的蒂姆·瑞安解釋說：“CT掃描儀特別不擅長掃描扁平和狹長的東西，它們比較喜歡圓柱體的東西。這對掃描儀和我們的智力來說都是一種考驗，但愿我們能從這個標(biāo)本上得到正確的數(shù)據(jù)。”瑞安把那塊巖石片放到一根塑料管里，然后在它周圍填滿泡沫，做成一個圓柱體。在計算機(jī)上，瑞安可以刪除塑料管和泡沫，只留下骨化石的圖像。

他和弗雷澤看到了一個大約25厘米長的生物。這是一個長頸、有四條腿并長著一對翅膀的爬行動物。弗雷澤他們將這個新物種命名為Mecistotrachelos apeoros。希臘語意為“長頸的高空滑翔者”。一個新物種完全依靠微型CT掃描的標(biāo)本圖像來命名，這恐怕還是第一次。這些標(biāo)本狹窄尖銳的骨骼只有約2厘米長，頸部5厘米長，與今天頸部較短的蜥蜴相比，這個比例顯然很不尋常。更令人吃驚的是它奇異的肋骨。在標(biāo)本中，沿上脊椎排列著的肋骨像一柄半張的雨傘的傘骨。最靠近動物頭部兩側(cè)的第一肋骨，看上去還算正常，但接下來的八根肋骨卻特別長，有的甚至長約7厘米，相當(dāng)于從臀部到踝部長度的兩倍。這些骨骼的形狀和排列表明它的肋骨向兩側(cè)伸展，以支撐作為翅膀的折疊狀皮膚。聯(lián)結(jié)第二和第三肋骨頂端的特殊肌肉，負(fù)責(zé)操縱翅膀的角度和彎曲度。這些特征表明，這一物種可以在空中自由自在地飛翔。

雖然發(fā)現(xiàn)這些化石的地方是這個湖最深的部分，但弗雷澤斷定這種動物不會游泳。他說：“它的骨骼中并沒有適應(yīng)水生的特征。這個標(biāo)本很可能是被大風(fēng)吹落到湖上，然后沉到湖底的淤泥里被保存下來的。”

“會飛的”蜥蜴

這個新物種的迷人之處在于它完全不像任何別的生物。它靠細(xì)長肋骨支撐的膜翼滑翔，這些肋骨可以向兩側(cè)展開。這些肋骨是直的，在距離脊椎較遠(yuǎn)的位置，這樣它就可以用肌肉帶動兩側(cè)第一根肋骨上下移動，從而改變弧度。

另一個令人費解的問題是，像Mecistotrachelos apeoros這樣的肋骨滑翔者，在它滑翔的時候是怎樣呼吸的?或者說究竟能不能呼吸?因為肋骨必須保持伸展才能提供向上的浮力，但這樣的話，這些肋骨就無法做大的運(yùn)動把空氣泵人泵出肺部。弗雷澤猜想它很可能在飛行中是屏住呼吸的。他說，雖然這個物種太原始，無法看做就是蜥蜴，但有一點是很重要的：今天的大多數(shù)蜥蜴在運(yùn)動時是不呼吸的!但弗雷澤承認(rèn)：“我還不肯定，以這種動物如此狹窄的胸腔，當(dāng)它們滑行時是怎樣呼吸的。”

有關(guān)這種動物的生物學(xué)和滑行肋骨的力學(xué)基本問題，至今還是一個謎；在地球上億年的生命的歲月里，我最終相信進(jìn)化論比人類最有靈感的想象還更有創(chuàng)見。很多的巖石記錄一再地揭示奇怪的生物和它們對難以想

象的生態(tài)壓力的超強(qiáng)適應(yīng)能力。現(xiàn)在，本身就是進(jìn)化產(chǎn)物的人類已經(jīng)建造了一部機(jī)器，它可以揭開時間和石頭的面紗，給我們展示一個個奇妙的生物，讓它們重見天日。

古生物生存在地球歷史的地質(zhì)年代中、而現(xiàn)已大部分滅絕的生物。包括古植物(蘆木、鱗木等)、古無脊椎動物(貨幣蟲、三葉蟲、菊石等)、古脊椎動物(恐龍、始祖鳥、猛犸等)。古生物死后，除極少數(shù)(如凍土中的猛犸，琥珀中的昆蟲)由于特殊條件，仍保存原有的組織結(jié)構(gòu)外。絕大多數(shù)經(jīng)過鈣化、碳化、硅化或其他礦化的填充和交替石化作用，形成僅具原來硬體部分的形狀、結(jié)構(gòu)、印模等的化石。

化石經(jīng)過自然界的作用。保存于地層中的古生物遺體、遺物和它們的生活遺跡。大多數(shù)是莖、葉、貝殼、骨骼等堅硬部分，經(jīng)過礦物質(zhì)的填充和交替作用，形成僅保持原來形狀、結(jié)構(gòu)以至印模的鈣化、碳化、硅化、礦化的生物遺體、遺物或印模。也有少數(shù)是未經(jīng)改變的完整遺體，如凍土中的猛犸、琥珀中的昆蟲等。化石是古生物學(xué)的主要研究對象。

自從古生物學(xué)出現(xiàn)后，人類就認(rèn)識到曾有過大規(guī)模的生物滅絕現(xiàn)象。多細(xì)胞生物在6億年的歷史進(jìn)程中，共經(jīng)歷了5次主要的大規(guī)模滅絕事件。在所有大滅絕事件中，規(guī)模最大的一次發(fā)生在二疊紀(jì)末，最引人注目的是白堊紀(jì)末恐龍的滅絕。

所有經(jīng)過研究的生物，都要給予科學(xué)的名稱。即學(xué)名。按國際命名法規(guī)，生物各級分類等級的學(xué)名，改用拉丁字或拉丁化文字。屬和屬級以上的名稱采用單名，即用一個拉丁詞命名。第一個字母大寫。種的名稱采用雙名法，即由種的本名和其從屬的屬名組成。屬名在前，種的本名在后，種、亞種及變種本名第一個字母小寫。屬和屬以下名稱，在印刷和書寫時，需用斜體字，屬以上名稱用正體字。為了便于查閱，在各級名稱之后，用正體字注以命名者的姓氏(應(yīng)為拉丁字母拼綴)和命名時的公歷年號，兩者間以逗號分隔。若命名者不止一人，用拉丁連結(jié)詞ec(和)連接之。