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明察秋毫的CT扫描仪让一片尘封了亿万年的化石,向我们讲述它不为人知的秘密.
研究远古的专业人员――古生物学家阅读了消失已久的古生物遗骸和它们的生命轨迹,试图重建其生活模式.人们想知道,早已灭绝的物种曾经是怎样生活、怎样迁徙的它们的小宝宝住在哪里吃什么是怎样长大的很多时候,留下来的线索少到使我们难以很有把握地回答这些问题.要是能进入一部时间机器,找回我们所有问题的答案该多好啊！
早在1895年,英国小说家H.G.威尔斯发起对他的科幻小说《时间机器》的讨论以来,时间机器就成为人类文化意识的一部分.亚瑟柯南道尔爵士在1912年发表的小说《消失的世界》中,提出了访问远古的思想.不知有多少古生物学家和古人类学家像我一样,自幼便深受这些著作的熏陶.
威尔斯的书大约出版于发现x光的时代.x光这种神秘力量的实证,令科学家和公众不安而迷惑,甚至它很可能还催生了威尔斯的科幻小说.如今,x光正在变成真正的时间机器,像看透皮肉一样使我们轻而易举地穿透岩层和时间,一探究竟.
存在主义的危机
大多数读者想必都听说过计算断层扫描法,即CT.CT扫描仪利用x光从身体的许多不同角度拍照,再由一台计算机综合这些照片,生成一幅三维图像.微型CT扫描仪在更小的范围内运用同样的原理.它已经过大规模开发,大多数利用它来进行研究的“病人”是无生命的,比如数百万年前的动物的化石.
弗吉尼亚自然博物馆的古生物学家尼克弗雷泽,运用微型CT扫描已能详细辨认距今大约2,2亿年前留下的东西.弗雷泽说：“我们接触到它,然后就找样本.在一个闷热的日子,我独自劈开一块页岩.常常是这样的情况,页岩一旦裂开暴露于空气,黑色的表层立刻就会被碳酸钙所覆盖,这样一来几乎任何化石都难以辨认.这个标本正好就是这样的情况.实际上,我把它举到肩上正要扔掉,就在这时,光线照在那些肋骨上,使它们轮廓分明.我又看了一眼,想这是一个腔棘鱼的尾巴,就在上面写了一个场地号.就在这天结束的时候,我突然意识到,那个‘尾巴’正是一个小骨骼的末端和细长的颈部！”
弗雷泽笑着回忆道：“在那个时候,我想我可能得到了一种滑翔的动物.”但很快,一个严峻的挑战摆在弗雷泽面前.化石周围的石头很硬,而且和化石骨骼几乎是一样的颜色！如果不能看到标本,那么,按照科学的定义它就不存在.
四条腿和一对翅膀
在一次脊椎动物学会古生物学家会议上,一位准备发掘这个化石的科学家向艾伦沃克提及这件事.艾伦沃克是宾夕法尼亚州州立大学的一名古生物学家.沃克建议弗雷泽把标本带到位于宾夕法尼亚州的图像定量中心,看看微型CT扫描仪能不能解决.
要扫描这个标本很难,因为含有化石的岩石片薄而扁平.图像定量分析中心负责这个标本的蒂姆瑞安解释说：“CT扫描仪特别不擅长扫描扁平和狭长的东西,它们比较喜欢圆柱体的东西.这对扫描仪和我们的智力来说都是一种考验,但愿我们能从这个标本上得到正确的数据.”瑞安把那块岩石片放到一根塑料管里,然后在它周围填满泡沫,做成一个圆柱体.在计算机上,瑞安可以删除塑料管和泡沫,只留下骨化石的图像.
他和弗雷泽看到了一个大约25厘米长的生物.这是一个长颈、有四条腿并长着一对翅膀的爬行动物.弗雷泽他们将这个新物种命名为Mecistotrachelosapeoros.希腊语意为“长颈的高空滑翔者”.一个新物种完全依靠微型CT扫描的标本图像来命名,这恐怕还是第一次.这些标本狭窄尖锐的骨骼只有约2厘米长,颈部5厘米长,与今天颈部较短的蜥蜴相比,这个比例显然很不寻常.更令人吃惊的是它奇异的肋骨.在标本中,沿上脊椎排列着的肋骨像一柄半张的雨伞的伞骨.最靠近动物头部两侧的第一肋骨,看上去还算正常,但接下来的八根肋骨却特别长,有的甚至长约7厘米,相当于从臀部到踝部长度的两倍.这些骨骼的形状和排列表明它的肋骨向两侧伸展,以支撑作为翅膀的折叠状皮肤.联结第二和第三肋骨顶端的特殊肌肉,负责操纵翅膀的角度和弯曲度.这些特征表明,这一物种可以在空中自由自在地飞翔.
虽然发现这些化石的地方是这个湖最深的部分,但弗雷泽断定这种动物不会游泳.他说：“它的骨骼中并没有适应水生的特征.这个标本很可能是被大风吹落到湖上,然后沉到湖底的淤泥里被保存下来的.”
“会飞的”蜥蜴
这个新物种的迷人之处在于它完全不像任何别的生物.它靠细长肋骨支撑的膜翼滑翔,这些肋骨可以向两侧展开.这些肋骨是直的,在距离脊椎较远的位置,这样它就可以用肌肉带动两侧第一根肋骨上下移动,从而改变弧度.
另一个令人费解的问题是,像Mecistotrachelosapeoros这样的肋骨滑翔者,在它滑翔的时候是怎样呼吸的或者说究竟能不能呼吸因为肋骨必须保持伸展才能提供向上的浮力,但这样的话,这些肋骨就无法做大的运动把空气泵人泵出肺部.弗雷泽猜想它很可能在飞行中是屏住呼吸的.他说,虽然这个物种太原始,无法看做就是蜥蜴,但有一点是很重要的：今天的大多数蜥蜴在运动时是不呼吸的！但弗雷泽承认：“我还不肯定,以这种动物如此狭窄的胸腔,当它们滑行时是怎样呼吸的.”
有关这种动物的生物学和滑行肋骨的力学基本问题,至今还是一个谜；在地球上亿年的生命的岁月里,我最终相信进化论比人类最有灵感的想象还更有创见.很多的岩石记录一再地揭示奇怪的生物和它们对难以想
象的生态压力的超强适应能力.现在,本身就是进化产物的人类已经建造了一部机器,它可以揭开时间和石头的面纱,给我们展示一个个奇妙的生物,让它们重见天日.
古生物生存在地球历史的地质年代中、而现已大部分灭绝的生物.包括古植物(芦木、鳞木等)、古无脊椎动物(货币虫、三叶虫、菊石等)、古脊椎动物(恐龙、始祖鸟、猛犸等).古生物死后,除极少数(如冻土中的猛犸,琥珀中的昆虫)由于特殊条件,仍保存原有的组织结构外.绝大多数经过钙化、碳化、硅化或其他矿化的填充和交替石化作用,形成仅具原来硬体部分的形状、结构、印模等的化石.
化石经过自然界的作用.保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹.大多数是茎、叶、贝壳、骨骼等坚硬部分,经过矿物质的填充和交替作用,形成仅保持原来形状、结构以至印模的钙化、碳化、硅化、矿化的生物遗体、遗物或印模.也有少数是未经改变的完整遗体,如冻土中的猛犸、琥珀中的昆虫等.化石是古生物学的主要研究对象.
自从古生物学出现后,人类就认识到曾有过大规模的生物灭绝现象.多细胞生物在6亿年的历史进程中,共经历了5次主要的大规模灭绝事件.在所有大灭绝事件中,规模最大的一次发生在二叠纪末,最引人注目的是白垩纪末恐龙的灭绝.
所有经过研究的生物,都要给予科学的名称.即学名.按国际命名法规,生物各级分类等级的学名,改用拉丁字或拉丁化文字.属和属级以上的名称采用单名,即用一个拉丁词命名.第一个字母大写.种的名称采用双名法,即由种的本名和其从属的属名组成.属名在前,种的本名在后,种、亚种及变种本名第一个字母小写.属和属以下名称,在印刷和书写时,需用斜体字,属以上名称用正体字.为了便于查阅,在各级名称之后,用正体字注以命名者的姓氏(应为拉丁字母拼缀)和命名时的公历年号,两者间以逗号分隔.若命名者不止一人,用拉丁连结词ec(和)连接之.