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[科教] 古生物有望重现真色彩

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发表于 11-24-2016 11:11 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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当我们试图重现远古时代生物的风貌时,总会因它们身体的颜色而困惑。虽然在绘制古生物复原图时,作者们需要综合考虑所绘对象的生活环境及其现生后代的颜色,再谨慎下笔,但更为细致的颜色终究还要靠艺术想象。

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这样的困扰也许能得到解决了。近日,由中国科学院南京地质古生物研究所副研究员泮燕红与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和、山东临沂大学教授郑晓廷、美国北卡罗来纳州立大学教授Mary Schweitzer等合作完成的一项研究,首次在距今1.3亿年前的始孔子鸟化石羽毛中发现了β角蛋白,并对其中的色素体进行确认。这为复原原始鸟类和带毛恐龙等远古生物的真实色彩提供了新的依据。该项研究发表在《美国科学院院报》网站上。

确认羽毛化石中色素体的存在

现生鸟类具有五彩缤纷的颜色,主要取决于羽毛具有的色素体以及羽毛内部的结构。鸟类羽毛的色素种类有很多种,包括球状的棕黑色素、棒状的真黑色素等,两者大小约为1微米,它们均由黑色素细胞产生。黑色素颗粒可随羽毛的形成进入到羽毛的不同部位,从而与羽毛的内部结构等因素一起决定了鸟类羽毛不同的颜色。

要复原古生物的真实色彩,其中重要的一项,就是要确认化石中色素体的存在。


因此,泮燕红等研究人员对一件始孔子鸟类化石标本的羽毛进行了详细的超微结构分析和生化分析。这件化石收藏于山东天宇自然博物馆。始孔子鸟最早命名于2008年,属于孔子鸟科,其化石目前仅发现于我国河北省的丰宁地区,属于早白垩世,是中国境内已知最古老的鸟类化石之一。

对于选择始孔子鸟类化石作为研究对象,泮燕红表示,这是因为,河北丰宁的鸟类化石不仅时代古老,仅次于世界上最古老的鸟类——始祖鸟,还以保存精美的羽毛而著称。此外,由于这类鸟类牙齿已经完全退化,发育了角质喙,因此也代表了最早具有角质喙的鸟类。

研究人员将采自该化石标本的8个羽毛样品在南京古生物所进行前处理,随后分别进行了扫描电镜和透射电镜观察,结合免疫荧光、免疫电镜等生化方法以及超高分辨率的元素能谱分析。同时,研究人员还将其与现生鸡的羽毛在超微结构、生化反应、色素体元素能谱分析的结果等进行了逐一对比。最终,实验结果证实,在化石羽毛中确实含有残留的β角蛋白,这是色素体存在的重要依据。

“由于以往报道过β角蛋白的化石标本的时代都来自晚白垩世,也就是不早于7500万年,因此此项工作把β角蛋白能够保存的时代往前推进了至少5000万年。”泮燕红说。

为古生物色彩复原提供依据

在此项研究中,研究人员采用了多种化学和分子技术分析方法,其中免疫电镜和超高分辨率的元素能谱分析,都是第一次应用到化石分析中,实现了化学信号在纳米级别的原位标定。

“这是因为,以往对化石羽毛色素体的分析都主要局限于微观形态学的对比上,化学分析手段也未能精准把色素的信号原位标定到色素体上。由于色素体本身无论在大小和形态学方面与细菌都十分相似,因此,使用化学方法准确区分色素体与细菌就变得十分必要。”泮燕红说。

此前,对化石鸟类和恐龙羽毛颜色的认识,科学界也经历了颇为曲折的过程。20世纪八九十年代,古生物学家将鸟类化石羽毛中的色素体状的结构首先鉴定为细菌。到了2008年,美国耶鲁大学的研究人员首次提出,过去鉴定的鸟类化石羽毛中的“细菌”实际上是羽毛的色素体。2010年,我国学者张福成等人首次报道了带羽毛恐龙的羽毛中色素体的保存。近年来,学术界开展了大量古鸟类、带羽毛恐龙等生物化石中色素体的研究。

此次泮燕红等人的研究结果,不仅首次在距今1.3亿年的化石中证实了β角蛋白的保存,也验证了羽毛化石中纳米级的微体结构是被β角蛋白包裹的,排除了细菌的可能性。其研究结果对人们今后更好地认识远古化石中的软组织结构、化石分子的保存以及羽毛超微结构的演化,都具有重要的意义。

“这项研究结果为真实复原古生物色彩提供了重要依据。此后,通过色素体的排列方式和分布形式,相关领域的专家可以进一步还原出远古物种的真实色彩。”泮燕红说。

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发表于 11-24-2016 11:52 AM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
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