琥珀里又有大發(fā)現(xiàn)：9900萬年前的蛇寶寶

琥珀中的蛇皮 攝影Ryan C.McKellar

世界首次發(fā)現(xiàn)蛇類琥珀，命名為曉蛇，琥珀緬甸曉蛇和對(duì)應(yīng)的發(fā)現(xiàn)CT重建 攝影/白明

古鳥類琥珀

蛙類琥珀

緬甸麗足介類標(biāo)本 陳海瀅 攝

藏有恐龍“伊娃”尾巴的琥珀

緬甸曉蛇的CT重建

緬甸蛇類復(fù)原圖 繪圖劉毅

緬甸曉蛇復(fù)原圖 繪圖劉毅
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技《科學(xué)大家》（撰文 邢立達(dá) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）副教授）：2016年初，一位熟悉的蛇寶琥珀商人向我兜售一塊“鱷魚皮”，原因是琥珀這是一塊相當(dāng)大的皮膚，我當(dāng)時(shí)笑著接過標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)心想著這大概率是蛇寶一只碩大的蜥蜴，但眼前奇怪的琥珀模式卻令我心里咯噔一下，如此均勻的發(fā)現(xiàn)菱形鱗片時(shí)期想起蜥蜴的親戚：蛇，當(dāng)即我就聯(lián)系了多年好友，蛇寶廣東省生物資源應(yīng)用研究所的琥珀蛇類研究專家張亮先生，張亮看了照片之后覺得很有趣，發(fā)現(xiàn)說：“由于身體結(jié)構(gòu)的蛇寶差異，蜥蜴身體的不同區(qū)域的鱗片形態(tài)并不一致，但蛇軀干上的鱗片其大小和形狀很均勻。蛇的鱗片比較柔軟，蜥蜴的則比較硬甚至還有皮內(nèi)成骨。”這塊琥珀出現(xiàn)的皮膚面積很大，鱗片的大小和形狀非常均勻，而且從鱗片形狀可以推斷是屬于某種蟒或蚺。至此，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)手頭上就有了緬甸琥珀中第一塊蛇類琥珀的證據(jù)。
隨后我聯(lián)系了就讀碩士時(shí)的母校——加拿大艾伯塔大學(xué)生物系的主任，著名的古生物學(xué)家邁克爾·考德威爾教授（MichaelW.Caldwell），他對(duì)蛇、滄龍等有鱗目化石非常熟悉。邁克爾認(rèn)同這塊琥珀中的皮膚屬于蛇類，并與我相約加拿大一起觀察標(biāo)本。
科學(xué)的發(fā)現(xiàn)往往非常巧合，多年未見，而一旦出現(xiàn)，則往往并不孤獨(dú)。一個(gè)月后，就在我拿著蛇皮琥珀快要登機(jī)的時(shí)候，接到了石探記科學(xué)團(tuán)隊(duì)的王寬來電，電話中的深圳外圍（外圍美女）外圍女（電話微信365-*2895）高端外圍預(yù)約快速安排30分鐘到達(dá)他心急火燎，“有一個(gè)蛇珀！你趕緊看看是不是！”。當(dāng)時(shí)聽了之后我簡(jiǎn)直興奮得顫抖，而看到照片之后他更是覺得不可思議——半條小蛇就這樣被困在琥珀中！科學(xué)家團(tuán)隊(duì)就這樣得到了第二塊蛇類琥珀，而且是最重要的一塊，因?yàn)樗心敲炊嗟墓趋溃∮腥さ氖牵@塊琥珀背后也有另一個(gè)故事。
這塊琥珀的發(fā)現(xiàn)者賈曉女士給我講述了這塊緬甸曉蛇琥珀的來歷。“2016年初，我在開一批琥珀的原石，其中一塊黑乎乎的料毫不起眼，我磨開了部分表皮之后，其中有一段動(dòng)物包裹體和一些碳化的植物碎屑，是不是巨大的蜈蚣？我當(dāng)時(shí)心里還蠻開心的，但在放大鏡下仔細(xì)觀察之后，我發(fā)現(xiàn)這些“蜈蚣腿”其實(shí)是在動(dòng)物體內(nèi)，很可能是一只殘破的小蜥蜴的肋骨而已，但它的身體有些長(zhǎng)。因?yàn)轵狎骁晡乙呀?jīng)有幾塊了，而且此枚琥珀的珀體并不好看，所以我沒有繼續(xù)研磨而是將其收了起來。不久后，你不是發(fā)表了古鳥琥珀的新聞嗎，我看到新聞，才發(fā)現(xiàn)其中一件曾經(jīng)與我陰差陽錯(cuò)擦肩而過，這對(duì)于一個(gè)摯愛蟲珀的人來說，心里并不好受。我丈夫?yàn)榱税参课遥业匠鋈ヂ糜紊⑿模谙愀坜D(zhuǎn)機(jī)時(shí)，我路過一個(gè)小畫廊，其中一幅眼鏡蛇骨架的畫作非常精美，我多看了幾眼，突然一個(gè)念頭閃現(xiàn)，這幅畫里面的蛇骨和我此前那塊琥珀里的實(shí)在太像了！當(dāng)我意識(shí)到被束之高閣的“蜥蜴”有可能是一條蛇的時(shí)候，我抑制不住內(nèi)心的狂喜，提前改簽回到昆明，到今日我都清楚記得，當(dāng)那條“蜥蜴”被磨去了全部了表皮，重新躺在我顯微鏡下面的時(shí)候，我心都要跳出來了，是的，它沒有腳，尾巴殘留的皮膚也不同于蜥蜴，我越看越詫異，我馬上聯(lián)系了我們石探記團(tuán)隊(duì)的陳睿博士打電話，陳博士也很興奮，反復(fù)詢問我標(biāo)本的特征，讓我拍了幾十張微距照片給他，后來陳博士聯(lián)系了你，當(dāng)我?guī)е鴺?biāo)本給你看時(shí)，把你激動(dòng)壞了，拉著我的手說，這可是超級(jí)幸運(yùn)的一天，此前只在琥珀中找到過蛇皮，但現(xiàn)在終于找到了蛇骨骼！”
緬甸琥珀：科學(xué)研究的絕佳材料
目前科學(xué)家研究的絕大多數(shù)琥珀都是從公開的琥珀市場(chǎng)購(gòu)得。
琥珀是樹脂的化石，自古便被中西方各國(guó)珍愛不已，沙皇打造琥珀宮、佛教七寶之一為琥珀、海昏侯墓葬中發(fā)現(xiàn)蟲珀佩件，便是最好的例證。作為一種珠寶，緬甸琥珀在約兩千年前就已進(jìn)入中國(guó)，并通過絲綢之路與歐洲市場(chǎng)連接。西方人直到1643年才搞清楚琥珀的產(chǎn)地，在那之前他們一直將緬甸琥珀稱為“中國(guó)琥珀”。
2013年開始，隨著緬北地區(qū)局勢(shì)趨向平穩(wěn)，琥珀產(chǎn)量增加，大量的琥珀從礦區(qū)到達(dá)密支那之后，逐漸在云南騰沖形成大型的琥珀市場(chǎng)，經(jīng)過多重加工和交易，最終到達(dá)世界各地的消費(fèi)者手上。與此同時(shí)，我們實(shí)驗(yàn)室也陸續(xù)從各種渠道獲得了大量琥珀樣本。這些沒有經(jīng)過腐化的動(dòng)物肢體保存極為完好，具有與生前幾乎無異的細(xì)節(jié)，是研究古生物演化的科學(xué)家們夢(mèng)寐以求的素材。
此次研究的標(biāo)本來自著名的琥珀產(chǎn)區(qū)——緬甸北部克欽邦胡岡谷地，它所處的區(qū)域有一個(gè)更著名的俗名——野人山。這片原始森林位于緬甸北方，東接我國(guó)云南省，周遭都是高聳入云的山嶺，胡岡谷地發(fā)現(xiàn)的脊椎動(dòng)物琥珀為科學(xué)家提供了一個(gè)了解三維保存恐龍時(shí)代古生物的絕佳機(jī)會(huì)。
數(shù)算起來，緬北礦區(qū)已經(jīng)屢立奇功，為古生物研究提供了太多重要標(biāo)本。2014年，我們?cè)诰挼殓曛姓业搅藘蓚€(gè)古鳥類翅膀——分別被我們稱為“天使之翼”和“羅斯”，以及一個(gè)被我們稱為“伊娃”的非鳥恐龍尾部，并在2016年將它們公之于眾。那是人類首次看到如此鮮活的恐龍時(shí)代動(dòng)物。此外，緬甸琥珀還保存了極為罕見的雛鳥琥珀，一只來自一億年前的小鳥近乎完整地容納在了琥珀中，它的頭部、頸椎、翅膀、腳部和尾部，以及大量相關(guān)的軟組織和皮膚結(jié)構(gòu)，是以往石頭化石上所不可能保留的細(xì)節(jié)，為古鳥類研究提供了千載難逢的材料。2018年，我們又發(fā)現(xiàn)了海洋甲殼類——介形蟲以及蛙類，這些發(fā)現(xiàn)一經(jīng)問世，就轟動(dòng)了世界。
我們團(tuán)隊(duì)至今已收藏了數(shù)百件脊椎動(dòng)物琥珀標(biāo)本以及數(shù)千件無脊椎動(dòng)物琥珀標(biāo)本，除了古鳥類和非鳥恐龍的肢體外，還包括各種各樣的古鳥類羽毛或恐龍羽毛、各種不同的蜥蜴、壁虎、蠑螈、青蛙，甚至包括極難保存為化石的蛇類，它們包含的白堊紀(jì)世界的細(xì)節(jié)異常豐富。我有時(shí)想象，如果回溯到距今約一億年前，它們生活的時(shí)代是如何一番景象？
白堊紀(jì)中期，正是地球歷史上地質(zhì)變化最強(qiáng)烈的時(shí)期之一，聯(lián)合古陸進(jìn)一步分離及破碎化，各地發(fā)生了強(qiáng)烈的海底擴(kuò)張和頻繁的火山活動(dòng)。此時(shí)的緬甸北部區(qū)域是一個(gè)古海洋邊緣，生長(zhǎng)著一片繁茂的森林，這里的松柏類大樹參天，蕨類、苔蘚和被子植物則在較低處繁衍。比龍所處的世界是一片喧囂，蚊、蠅、蜂、螞蟻、甲蟲等昆蟲多種多樣，此外還有蜘蛛、蝎子、蜈蚣、馬陸等節(jié)肢動(dòng)物在四處爬動(dòng)、訪花、進(jìn)食、爭(zhēng)斗。林間有大大小小的蜥蜴和青蛙時(shí)不時(shí)吞食著蟲兒，反鳥類和小恐龍則在林間、地面不停穿梭，找準(zhǔn)目標(biāo)，大快朵頤。
所有這一切，都被時(shí)不時(shí)滴落的樹脂悄悄地記錄，又經(jīng)過滄海桑田，在近兩千余年的歲月中，偶被發(fā)現(xiàn)、珍視、打磨，成為美麗的珠寶或重要的研究標(biāo)本，帶我們穿越時(shí)光，一窺一億年前恐龍時(shí)代的崢嶸。
我們數(shù)次造訪胡岡谷地，就是為了探究琥珀礦區(qū)的地質(zhì)背景和取得琥珀樣本。通過對(duì)緬甸琥珀內(nèi)含物的研究及對(duì)琥珀伴生火山灰的同位素測(cè)年，科學(xué)家最終確定緬甸琥珀形成于距今約9900萬年的白堊紀(jì)中期，由松柏類南洋杉的樹脂形成。
此次新發(fā)現(xiàn)的蛇類化石指示了該地區(qū)有著更廣泛的生態(tài)多樣性，對(duì)晚中生代蛇類的全球分布性也有重要研究?jī)r(jià)值。與其它脊椎動(dòng)物化石相比，蛇化石是極為稀有的。這可能是大多數(shù)蛇類骨骼的質(zhì)地都不是很堅(jiān)硬，能形成化石并保存下來非常不易。而且，此前人們也從未在琥珀中發(fā)現(xiàn)過蛇類。我們地質(zhì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)和石探記科學(xué)團(tuán)隊(duì)在2016年初陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了這些蛇類琥珀，然后耗費(fèi)了非常大的精力來重建骨骼的三維結(jié)構(gòu)，研究表明，此次發(fā)表的標(biāo)本是區(qū)別于以往所有蛇類的新物種，也是首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)的新生蛇，這些標(biāo)本表明古代蛇類曾在海洋邊緣的森林中生活。
三維重建琥珀蛇骨骼
蛇的祖先可以追溯到侏羅紀(jì)中期，比如1.67億年前的安氏黎明蛇（Eophisunderwoodi），但它們的化石比較破碎，提供的信息不多。當(dāng)時(shí)間到了晚白堊世早期（約1億至9500萬年），蛇類已經(jīng)有了全球性分布，南歐、非洲、北美、中東和南美都曾發(fā)現(xiàn)了蛇類化石，而且所有的標(biāo)本都是發(fā)育成熟的蛇類，它們大多數(shù)失去了前肢，但有的還保留著小小、沒有多大作用的后肢。
新發(fā)現(xiàn)的這兩件蛇類琥珀化石標(biāo)本中，顯微CT為這些蛇類提供了了詳細(xì)的、立體的三維解剖結(jié)構(gòu)，這批標(biāo)本中最重要的一件，有些許腐爛，已經(jīng)暴露出骨骼，這種情況反而對(duì)顯微CT等無損設(shè)備的成像十分有利，通過對(duì)CT數(shù)據(jù)的重建、分割和融合，學(xué)者們最終無損得到了所有骨骼的高清3D形態(tài)。
在顯微CT的幫助下，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)琥珀蛇的個(gè)體長(zhǎng)4.75厘米，保存了鉸接式的顱后骨骼，包括了約97枚椎骨、肋骨和部分皮膚。這97枚椎骨中的前87節(jié)加上肋骨構(gòu)成了軀干，剩余10節(jié)構(gòu)成尾部。標(biāo)本的單一椎骨非常小，軀干椎體長(zhǎng)約0.5毫米，尾椎長(zhǎng)約0.35毫米，其尺寸和形態(tài)上與管蛇科紅尾管蛇（Cylindrophisruffus）的新生蛇較為相似。雖然我們不知道這個(gè)個(gè)體一共有多少椎體，但參照同時(shí)代的斯莫里蛇類（simoliophiid）圣域哈氏蛇（Haasiophisterrasanctus），其頸椎與軀干椎共有155個(gè)，最大的椎骨位于第70至80節(jié)椎骨之間，因此我們推測(cè)這個(gè)琥珀蛇缺失了大約70節(jié)或者更多的椎骨，以及頸椎末端的顱骨。也就是說，如果標(biāo)本完整，琥珀蛇的長(zhǎng)度大約為9.5厘米。
從骨學(xué)角度，此次發(fā)現(xiàn)的標(biāo)本根據(jù)如下特征可以被定義為蛇類：明確可見的腹下椎骨（前泄殖腔椎骨）有87節(jié)，推測(cè)總共有160節(jié)，超過除了蚓蜥類（amphisbaenians）和雙足蜥類（dibamids）之外的所有細(xì)長(zhǎng)的有鱗類動(dòng)物，如帝 王蛇蜥（Pseudopusapodus）有55節(jié)的腹下椎骨。標(biāo)本的脊椎骨還有著特化的椎弧凹與椎弧凸，這是蛇類的重要特征，這二個(gè)結(jié)構(gòu)互相鑲嵌著形成球狀窩，使得蛇的每一節(jié)脊椎骨都能牢牢的相扣，并且又能轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。
根據(jù)其骨學(xué)特征，學(xué)者將這件標(biāo)本命名為緬甸曉蛇（Xiaophismyanmarensis）。屬名Xiaophis中的“Xiao”源自中文“曉”，向發(fā)現(xiàn)該枚琥珀的石探記聯(lián)合創(chuàng)始人、琥珀專家賈曉女士致敬，ophis為希臘語中的蛇；種名“myanmarensis”表明化石發(fā)現(xiàn)于緬甸。曉，這個(gè)字有著多層含義，不僅是收藏家的名字，也有破曉之意，暗示了這條蛇的原始，此外，也與小字同音，暗示著極小的標(biāo)本。
緬甸曉蛇的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)顯示了其作為現(xiàn)生蛇胚胎-新生蛇的特征。這些特征與東南亞地區(qū)紅尾管蛇的新生蛇，或水游蛇的胚胎（頭長(zhǎng)5毫米）和新生蛇（頭長(zhǎng)8毫米）相似，比如椎孔至少比椎體大兩倍，椎弓突和椎弓突關(guān)節(jié)無或弱骨化。重要的是，緬甸曉蛇還保存了骨骼個(gè)體發(fā)生的重要細(xì)節(jié)，例如椎弓突-椎弓凹關(guān)節(jié)開始沿神經(jīng)弓板形成。
除了骨骼，緬甸曉蛇還保存下來的帶鱗的皮膚，這些鱗片具菱形且很薄。我們知道，較大且呈矩形的腹鱗是大部分現(xiàn)代蛇的主要特征，可惜標(biāo)本并沒有保存下來。學(xué)者發(fā)現(xiàn)的另一件蛇類標(biāo)本是琥珀中的蛇皮，這件標(biāo)本代表了一只大型蛇類的蛻皮，鱗片呈菱形或圓菱形，鱗片間的表皮上有深線。一些區(qū)域能看到顏色的變化，但很可能不是原來的色彩，此外還能觀察到圓形或環(huán)狀的花紋。這張蛇皮的主人體長(zhǎng)可能可達(dá)60至70厘米，是當(dāng)時(shí)緬甸琥珀森林的大型掠食者。
緬甸曉蛇的顱后骨骼顯示與其他白堊紀(jì)岡瓦納蛇類極高的相似性，如阿根廷發(fā)現(xiàn)的、距今9000萬年的狡蛇（Najash）和恐蛇（Dinilysia）。將緬甸曉蛇加入到早期蛇的系統(tǒng)發(fā)生分析中后發(fā)現(xiàn)，緬甸曉蛇位于岡瓦納基干類群中，如狡蛇（Najash）、恐蛇（Dinilysia）和古裂口蛇（Sanajeh）及現(xiàn)代蛇（冠群）之間。緬甸曉蛇的形態(tài)與這些基干岡瓦納化石蛇類似，而且位于后者和蛇類冠群之間，這些特征都表明它們是蛇類冠群的祖先。
此次發(fā)現(xiàn)的兩枚琥珀都富含昆蟲、昆蟲糞便和植物殘留物，這些琥珀內(nèi)含物提供了獨(dú)特的森林生態(tài)系統(tǒng)記錄。緬甸琥珀中保存的一些植物（如苔蘚類，竹狀的單子葉植物）和無脊椎動(dòng)物（如有爪類、盜蛛類、盲蛛類、蚧殼蟲類）都表明，這是一個(gè)包含有淡水棲息地的、潮濕溫暖的熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)。海生介形類的存在則表明，部分琥珀森林亦瀕臨海岸線。有趣的是，森諾曼階幾乎所有已知蛇類都表現(xiàn)了水生適應(yīng)性或發(fā)現(xiàn)于河流沉積物中，而與陸地生活習(xí)性無關(guān)。此前唯一存在的例外是來自岡瓦納阿根廷森諾曼階濕地-干旱生態(tài)系統(tǒng)中的狡蛇。而緬甸曉蛇是首次在中生代森林環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的蛇類，表明早期蛇類的生態(tài)多樣性比以前的認(rèn)為地更為多樣。
從古地理角度，緬甸蛇類生存于南岡瓦納的島弧系統(tǒng)中，后成為勞亞大陸東緣的一部分。這些蛇琥珀位于勞亞大陸東部（印度除外，其只在新生代時(shí)期屬于歐亞大陸），是中生代蛇類記錄的重要的新基準(zhǔn)點(diǎn)，其明確表明蛇類在至少1億年前就已經(jīng)完成了在各緯度的分布。
假設(shè)緬甸曉蛇可能從水生蛇類演化而來，后來遷徙到了外來地塊的島嶼陸生環(huán)境中；特提斯海里廣泛分布著多種森諾曼階海生蛇，南美最近也發(fā)現(xiàn)森諾曼階的海生蛇，這都表明在陸生和水生環(huán)境中的蛇類多樣性出乎我們的意料。
總的來說，緬甸曉蛇等蛇類琥珀的發(fā)現(xiàn)，是人類首次在琥珀中找到蛇類，也是首次在化石記錄中發(fā)現(xiàn)新生蛇，其個(gè)體發(fā)生學(xué)特征在蛇類化石中可以說是史無前例，這些琥珀為自然界最成功和最具代表性的動(dòng)物群之一提供了絕佳的演化線索。
注：該研究由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）的邢立達(dá)副教授，加拿大艾伯塔大學(xué)的邁克爾·考德威爾教授（MichaelW.Caldwell），中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的陳睿博士、白明副研究員和劉曄博士，美國(guó)中西大學(xué)蘭德爾·尼達(dá)姆教授（RandallL.Nydam）、澳大利亞南澳大利亞博物館邁克·李教授（MikeLee），亞歷山大·帕爾奇博士（AlessandroPalci）、北京林業(yè)大學(xué)史宏亮博士、石探記科學(xué)團(tuán)隊(duì)的王寬等學(xué)者共同研究。研究論文發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)雜志《科學(xué)》（Science）旗下子刊《科學(xué)進(jìn)展》（ScienceAdvances，影響因子為11.511）上。據(jù)悉，該課題研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委“國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目”“國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目”以及美國(guó)國(guó)家地理學(xué)會(huì)等項(xiàng)目的資助。