你知道鳥(niǎo)類是如何起源的嗎？

不久前，中美兩國(guó)科學(xué)家合作發(fā)表了一件始祖鳥(niǎo)新標(biāo)本，揭示了始祖鳥(niǎo)的骨骼、軟組織及羽毛等細(xì)節(jié)，為恐龍到鳥(niǎo)類演化關(guān)鍵期的頭骨演化和飛行適應(yīng)等提供了關(guān)鍵證據(jù)，研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

如何發(fā)掘、研究化石，是古生物學(xué)研究的重要課題。一塊塊化石訴說(shuō)著地球的演變，承載著遠(yuǎn)古的奧秘。過(guò)去，挖化石如同“拆盲盒”。如今，在新技術(shù)的助力下，古生物學(xué)研究正加速破解更多生命密碼。

你能想象嗎？一塊大小不到4平方厘米的琥珀，能揭示一個(gè)熱帶海岸森林的濱海環(huán)境。研究人員利用CT掃描技術(shù)，重建白堊紀(jì)中期一塊緬甸克欽琥珀中各類化石的三維圖像。他們發(fā)現(xiàn)，這枚琥珀保存了異常豐富的化石類群，包括1個(gè)菊石、4個(gè)螺類、4個(gè)等足蟲(chóng)、23個(gè)螨蟲(chóng)、1個(gè)蜘蛛、1個(gè)馬陸和至少12個(gè)昆蟲(chóng)，以及一些砂粒、植物碎屑。這為揭示周圍4平方公里乃至40平方公里的森林生態(tài)提供了重要證據(jù)。CT掃描技術(shù)能用X射線探測(cè)標(biāo)本內(nèi)部構(gòu)造；利用高精度CT掃描，不僅可以觀察到被包埋或覆蓋的結(jié)構(gòu)，還可以揭露化石標(biāo)本的內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)最大程度保護(hù)化石的完整性。

激光共聚焦顯微技術(shù)，也是“見(jiàn)微知著”的一種技術(shù)手段。這是一種以激光作為激發(fā)光源、采集自發(fā)熒光進(jìn)行成像的工具，能有效避免視覺(jué)干擾，大大提高成像信噪比。我國(guó)科學(xué)家最早將激光共聚焦顯微技術(shù)應(yīng)用于古生物領(lǐng)域，觀察了小殼化石、琥珀和孢粉樣品。近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在古生物學(xué)領(lǐng)域已是常用手段。

作為高分辨率、高放大倍數(shù)的電子顯微鏡，透射電鏡常用于觀察生物表面和內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)。研究人員利用透射電鏡和激光共聚焦顯微鏡，揭示了白堊紀(jì)緬甸琥珀中一個(gè)原始蛾子的鱗片在微米級(jí)別的微觀結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，他們建立了鱗片的三維數(shù)字模型，利用光學(xué)分析軟件計(jì)算了該鱗片可能產(chǎn)生的顏色，為昆蟲(chóng)顏色的演化提供了實(shí)證。

除了觀察超微結(jié)構(gòu)，化石研究還會(huì)結(jié)合X射線能譜或拉曼光譜等分析物質(zhì)組成。能譜分析可以幫助確定化石中存在的元素及其相對(duì)含量，有助于理解化石的解剖結(jié)構(gòu)和保存方式。例如，研究人員使用掃描電鏡結(jié)合能譜，對(duì)寒武紀(jì)澄江生物群中的章氏麒麟蝦進(jìn)行了詳細(xì)研究，為解析早期節(jié)肢動(dòng)物的解剖結(jié)構(gòu)提供了重要信息。

數(shù)智時(shí)代，地球系統(tǒng)科學(xué)的轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨。因此，構(gòu)建全新的古生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，并開(kāi)展綜合的大數(shù)據(jù)分析工作，成為古生物學(xué)研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。大數(shù)據(jù)分析可以為古生物學(xué)研究提供更宏觀的視野，人工智能技術(shù)可以將分散信息有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。這些技術(shù)在深時(shí)尺度和全球尺度上為重建生物演化、古環(huán)境和古氣候等提供了新的信息。

重建地質(zhì)歷史時(shí)期生物多樣性的變化，對(duì)探究地球生命演化意義重大。我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)的新一代地球科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)GBDB和OneStratigraphy，為探究深時(shí)尺度下生物多樣性的變化，提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。研究人員通過(guò)建立早期地球化石數(shù)據(jù)庫(kù)，利用超算和人工智能等分析方法，揭示了從20億年前到5億年前地球上的早期生命演化歷程，為闡明早期地球生命起源和演化規(guī)律等提供了重要信息。

當(dāng)古老的學(xué)科遇到現(xiàn)代科技，融合應(yīng)用為學(xué)科發(fā)展提供了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，使得古生物學(xué)不斷向縱深發(fā)展。

（作者單位：中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所）

《人民日?qǐng)?bào)》（2025年06月28日 第 06 版）