化石上重现恐龙肉

文嘉棋照亮史前世界

文嘉棋小时候和其他男生一样,喜欢看恐龙书、玩恐龙玩具,为这些活在几千万至几亿年前、长相特异的生物着迷。他当时没想过,孩童时代的兴趣会一直延续到大学学业和教研工作,更让他走遍世界各地。

现为中大生命科学学院助理教授的文嘉棋说:「我自幼便热爱大自然。我在香港长大,最喜欢跑到市场看鱼,去效野公园行山。这是我最早的生物课。」

他一直最喜爱驰龙科的恐龙品种,即如速龙,像猛禽一样有锋锐的爪、锯齿状的牙,是身手敏捷的掠食者。研究恐龙如何演化到鸟类,也变得顺理成章。

文教授说:「雀鸟是恐龙的一种。我很有兴趣研究一些恐龙物种如何由只会走路和奔跑,演变成会飞行。这可说是自鱼从水里爬上陆地之后,最重要的生物演化。这个课题多年来困惑着科学家,而我就是希望能够填补这些空白。」

过去150年来,古脊椎动物学家一直把研究焦点放在骨头上,研究方法局限了人们对史前生态的了解。恐龙的移动形态、牠们多样化的生活方式,以及一些恐龙物种及早期鸟类如何发展出飞行能力等,人们所知不多,以致这些范畴流传着许多神话和揣测。

文教授团队于2015年与美国科学发展基金会的Thomas G Kaye研发了激光荧光成像技术(Laser-Stimulated Fluorescence,简称LSF)进行古生物学化石研究。

这项突破性的技术能将隐藏在化石中的软组织照出来,如文教授所说,「将恐龙肉重现在骨头上」。它可勾划身体轮廓,显示皮肤及其他软组织的细节,精准度前所未有,比以往用紫外光成像高。此外,激光光与化石中的矿物交合,化学成分会以不同颜色显示,透露出更多信息。

LSF在早期鸟类飞行起源的课题上带来了重要发现。去年,文教授团队在《美国国家科学院院刊》发表研究,用LSF检视了出土自中国北部、存于山东天宇自然博物馆的逾千件兽脚类飞行恐龙化石。团队发现了在肩部鲜有地保存下来、难以看见的软组织,证实了以往的揣测,即这些物种不但用胸肌,也用肩膊肌肉飞行。

文教授示范使用激光荧光成像技术扫描化石
(左)白光下的孔子鸟翅膀化石;(右)激光荧光成像显示了翅膀骨头四周的软组织

其后,团队再在《自然通讯》期刊中发表另一文章,用LSF技术鉴识了数千个有羽毛的恐龙化石,发现了几个主要的早期鸟类品种足部的软组织,并分析了关节和爪的形状和大小。

「我们意外地发现,小盗龙的生活方式与鹰很相似,是食物链顶部的猛禽。此前,学界认为有羽毛恐龙的飞行力不及早期鸟类,但我们找到的新证据说明了这不是事实,而且飞行能力的进化比我们想象的复杂。」

文教授每年都到内地戈壁沙漠和阿根廷的巴塔哥尼亚沙漠进行田野工作。在阿根廷,他研究冈瓦那古大陆的恐龙生态系统,发掘肉食性恐龙化石,以理解这些品种为何和北半球的肉食性恐龙的生态截然不同。他目前正研究阿贝力龙,这品种在南半球叱咤一时,与北半球的暴龙分庭抗礼。

(左)文教授远赴伯利兹马雅文明考古遗址Lamanai考察;(右)他向危地马拉高地的现代马雅人送上用LSF成像下他们屋里的历史壁画(相片由受访者提供)

近年,文教授把LSF技术引进到考古学。在中美洲伯利兹及危地马拉高地,他走遍森林、火山、高地、珊瑚礁寻找马雅文明的遗迹,再用LSF扫描陶器、壁画、祭坛、坟墓及建筑物等文物。一路上,他吃过不少苦头,被各式各样的昆虫咬过,遇过美洲豹,更曾染上疟疾而留院求医。

这些艰辛旅程都带来了收获。在危地马拉高地,一些老屋子仍为现代马雅人居住,团队在屋子墙上发现了古代壁画。「这些发现加深了马雅人与祖先和文化的连结,村内长老都很感激我们,所以一切辛劳都是值得的。他们的祭司给我祝福,这对一个外人来说是一个很大的荣耀。」

展望将来,文教授说他的团队会继续提升LSF技术。「我们会继续在成像技术中创新和探索,破解史前世界的谜团,让它们不再只是科幻小说中的情节。」

文:吴卓盈
摄:D Lee

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