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Sep. 28 2022

那一顆.琥珀的意義

  • 包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的條帶花紋,還有細細的指爪。

    包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的條帶花紋,還有細細的指爪。

  • 此次科博館的琥珀特展與工研院合作,運用擴增實境技術,讓觀眾體驗用這種技術「看」琥珀。

    此次科博館的琥珀特展與工研院合作,運用擴增實境技術,讓觀眾體驗用這種技術「看」琥珀。

  • 長廊上等待歸檔入庫的大化石。

    長廊上等待歸檔入庫的大化石。

  • 較小型的化石由白色紙盒盛裝分類,等待處理。

    較小型的化石由白色紙盒盛裝分類,等待處理。

  • 不知是神經網路還是螞蟻洞穴的,其實是9900萬年前的被子植物。

    不知是神經網路還是螞蟻洞穴的,其實是9900萬年前的被子植物。

  • 身為古生物學家,辦公室裡有個一兩顆恐龍蛋化石也是很正常的。這顆是竊蛋龍的蛋,楊博士告訴我,這類恐龍蛋的鈍端和銳端會有不同的紋路,可以藉此判斷恐龍蛋化石的真偽,由紋路的連續與否,就能知道是否為蛋殼碎片拼湊而成。

    身為古生物學家,辦公室裡有個一兩顆恐龍蛋化石也是很正常的。這顆是竊蛋龍的蛋,楊博士告訴我,這類恐龍蛋的鈍端和銳端會有不同的紋路,可以藉此判斷恐龍蛋化石的真偽,由紋路的連續與否,就能知道是否為蛋殼碎片拼湊而成。

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除了複製恐龍,琥珀還能告訴我們什麼?

說起琥珀,大家的認知,可能是科學的「琥珀是古代樹脂形成的有機化石」,或是電影的「包在琥珀裡的蚊子屍體可以複製出恐龍」,當然也可能落在科學與科幻的中間,純粹只是喜歡欣賞或配戴琥珀飾品,覺得琥珀很美、或是擁有神奇的能量。但對古生物學家來說,琥珀的價值遠不只是珍貴或美麗,而是一扇可以看進遠古世界的窗口。有時這扇窗朝向一片空曠,有時卻能讓我們一窺那個時代繽紛的生命。

虎之精魄

琥珀源自古代樹木的樹脂,樹木受傷後會分泌樹脂包覆傷口以加速復元,而當機緣巧合(或是地震、火山爆發、隕石打到之類的天災),樹脂埋入地下,經過千百萬年的地層擠壓、冷熱變化之後,樹脂逐漸硬化,成為化石。通常這類化石要埋在地裡超過3000萬年,同時質地清澈透明,才能稱為琥珀。而不透明的樹脂化石,則稱為蜜蠟。若是埋藏的時間不夠久、少於3000萬年,則叫做「柯巴脂」。在中國的傳說裡,人類又愛又怕、尊為森林之王的老虎在死掉之後,其精魄會進入地下、化為石頭,稱作「虎魄」。文字流轉、加上人類形容其質地的玉字旁後,演變成「琥珀」一詞,號稱能守護配戴者,可見古人對這種透明質硬的礦物,已經有了許多想像與投射。甚至還有專門形容琥珀顏色的形容詞「琥珀色」。指的是那種深濃卻透明的金、褐、橙黃交織之處、彷彿老虎眼睛的那種顏色。

珍貴琥珀,捐贈研究蒐藏

我舉起手上這塊不到半個巴掌大的濃郁琥珀色琥珀,想看清楚財團法人國立自然科學博物館文教基金會的李家維董事長和科博館館長焦傳金教授口中「一隻完整包埋在琥珀中的蜥蜴」到底長得什麼模樣。這是一場捐贈儀式,由科博館文教基金會出資買下兩塊體積可觀、內部又有包埋生物的白堊紀琥珀,捐贈給科博館作為蒐藏研究和展覽之用,彌補了這兩年研究人員無法出國尋找珍貴礦石標本的空缺。

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「蜥蜴的手指頭在這邊,」工作人員指點我,那是一隻細細長長的前肢,在手機的手電筒功能和一小片透明塑膠的協助下,我看到了非常清晰的五根指頭,而在這塊琥珀的另一側,還有一個張得大大的嘴巴和有點圓潤的腹部。這是一隻活在9900萬年前的蜥蜴耶!我在心裡吶喊,不是印在石頭上的痕跡、不是屍體骨骼被礦物質取代後留下的骨架形狀,更不是科學家或藝術家用想像力加數據模擬出來的古生物復原圖,而是一隻真真實實的古代生物。這,就是科博館基金會贈送的兩塊琥珀之一。

包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的條帶花紋,還有細細的指爪。

包埋了蜥蜴的琥珀,可清楚看到蜥蜴前肢上的條帶花紋,還有細細的指爪。

另一塊對我來說則難懂得多了,看起來有點像地底下四通八達的螞蟻窩,也有點像人類大腦突觸或神經元網路的放大圖,那些細細通路的交會處,有一個又一個的圓點,還有一些薄薄的半透明片狀物,說不上來是什麼顏色,「這兩件都是來自緬甸9900萬年前白堊紀中期的琥珀,」科博館「那一刻-琥珀的記憶」特展策展人楊子睿博士說:「即使以寶石或藝術的標準來看,這兩件都是上上之選。臺灣雖然也有自己的琥珀,但目前還沒有看到這麼大塊、裡面有包埋生物的琥珀。同樣等級的琥珀有許多都已經登上了《自然》或《科學》期刊, 有一塊裡面包埋了一截恐龍尾巴的,在這次琥珀展中也有模型展出。」包埋昆蟲的琥珀或許比較常見,但因為昆蟲體積較小,在展示上比較困難,往往需要藉助顯微鏡、放大鏡,或擴增實境技術加以放大才能夠欣賞觀察。而這兩件捐贈琥珀不只是用肉眼就能清楚看到裡面包埋的生物,「連蜥蜴皮膚上的顏色都保存了下來,以博物館來說,這不只有展示上的價值,在研究上也有非常大的價值和意義。」楊博士說。

此次科博館的琥珀特展與工研院合作,運用擴增實境技術,讓觀眾體驗用這種技術「看」琥珀。

此次科博館的琥珀特展與工研院合作,運用擴增實境技術,讓觀眾體驗用這種技術「看」琥珀。

用新科技「看」化石

琥珀該怎麼研究?用顯微鏡嗎?切開、用X光或斷層掃描、還是拿去溶解,讓裡面的蜥蜴露出來?為了拓展自己的知識,我拜訪了國立自然科學博物館的地質學組,他們的研究範圍包括了古生物與岩礦,而目前臺灣唯一一位專門研究恐龍的古生物學者楊子睿博士就在這裡工作。外表像大學生的他帶我走過剛從發掘地運回來、還包裹在石膏裡的神祕巨大化石,還有一盒一盒擺得整整齊齊、不知是碎骨還是牙齒化石的待處理小標本,讓我有一種走在時光長廊裡的感覺,彷彿地球的演化史正幽幽地流淌過我身邊。

長廊上等待歸檔入庫的大化石。

長廊上等待歸檔入庫的大化石。

較小型的化石由白色紙盒盛裝分類,等待處理。

較小型的化石由白色紙盒盛裝分類,等待處理。

「不需要剖開啦!」楊博士笑著說,現在已經有許多研究工具可以運用。過去會用CT,也就是電腦斷層掃描來看琥珀的包埋物,但CT能量太強,有時候琥珀會變黑,「現在已經可以用同步輻射的一些比較低能量、高波長的光去照,可以非破壞性地看到裡面。像是包埋生物的細胞組成或形態、色素細胞、色素的囊體、黑色素都看得到。」

而近年來科學界發表了各種有羽毛或五彩繽紛的恐龍復原圖,也都要感謝這些嶄新的研究工具,讓古生物學家可以看到更細節、甚至是肉眼看不見的隱藏資訊。

「雖然我本來是做爬行動物或恐龍的化石研究,但我的邏輯是,我挖到什麼就做什麼。我現在很有興趣的,是想知道植物跟昆蟲的共同演化是從什麼時候開始的。」楊博士說,他指的是那一塊貌似血管組織或神經網路的琥珀,原來,那裡面包埋的是9900萬年前的被子植物,裡面有些葉片有殘缺,代表可能被昆蟲或其他生物咬過。「昆蟲去啃咬植物,植物就會釋放出特別的化學物質,吸引昆蟲的天敵來把昆蟲吃掉,也就是說敵人的敵人就是朋友啦。我們想知道,這樣子的交互作用,是在9900萬年前那一次被子植物大爆發時演化出來的嗎?還是在白堊紀末期之後?我想進一步了解白堊紀時期昆蟲跟植物之間共演化的歷史。」楊博士說。

可是,就算包埋在琥珀中的殘缺葉片真的是被昆蟲咬過的,要怎麼知道植物有沒有釋放出特別的化學物質呢?「植物被咬之後,會持續釋放那種揮發物質,所以在被琥珀封起來之後,如果夠緻密,應該是可以把揮發物封存在裡面的。」楊博士解釋道:「我們可以用氣相層析質譜儀去檢測這些揮發物分子,而根據極性或沸點不同,跑出來的時間就不一樣,而這些分子經過離子化,就可以根據其荷質比在不同時間出現來判斷分子的種類。」這是他的研究計畫之一,而他有興趣的另一個研究主題,則是蜥蜴這類爬行動物改變體色的機制是在什麼時候演化出來的,這就是另外那塊包埋著蜥蜴的琥珀上場的時候了。

蜥蜴皮膚的祕密 

「這隻包埋在琥珀裡的蜥蜴,可以明顯看到牠皮膚上有條帶,代表這隻蜥蜴身上有一些可以改變黑色素排列、或者改變皮膚細胞方向的機制。」楊博士說。

「因為皮膚本身是均質的。拿人類這樣的哺乳動物來說好了,我們的皮膚上並沒有斑紋或斑點,只有像瘀青、胎記之類,那可能是病理性的色素聚集,一般來說,你的皮膚顏色應該還是均一的。就算是羽毛鮮艷亮麗的鳥類,在拔掉羽毛之後,牠們皮膚的顏色也都還是均一的。」

我想起傳統市場裡排排擺好的拔毛全雞和帶皮豬五花,確實,除了豬皮上蓋的紅或紫色印章之外,似乎真的沒有看過豬皮或雞皮上有斑點或條紋。

但蜥蜴之類的爬行動物則不然,牠們沒有毛髮、皮膚顏色多樣,有時還能改變自己的體色,這種能力「基礎就在於表皮下面要有一層能夠改變密度或排列的色素細胞,」變色龍可以說是箇中翹楚,把這種行為表現得淋漓盡致。

「這個是很早、可能在蠑螈身上就有的性狀,或許在哺乳類和爬行類分化的時候,哺乳類喪失了這個能力,但蜥蜴可能還保留著。我很想知道說,琥珀裡這隻蜥蜴,在牠前肢皮膚上黑白條紋的下面,是不是真的能找到控制變色的細胞。」楊博士說。

這必須靠進一步的化學分析方法去了解。目前也有非破壞性的檢測方法可以用,像是IR,也就是近紅外光譜,或是用拉曼雷射。「其實這些原理都一樣,就是用光去照,然後看反射訊號,因為每種反射訊號都有不一樣的特徵,散射出來的波長會不一樣,會有一個特徵波長、或者說是特徵訊號,我們就能根據這個特徵波長或特徵訊號的組合,來推測牠身上到底有那些東西、其方向性或緻密程度,這些都是可以做得到的。」

恐龍能否重現?

聊到這裡,我突然想起,拜《侏羅紀公園》之賜,現在大家都覺得只要能找到琥珀裡的蚊子,科學家就有可能複製出恐龍來。這到底做不做得到?

「我無法說未來會不會有這種技術,但目前我們是完全做不到。」在德國攻讀博士時曾參與複製古生物研究的楊博士說:「因為抽出來的鹼基對都非常少,雖然有保留了遺傳物質,但我們並不知道正確的排列方式,而且也有很多缺失。DNA有ACTG四個鹼基,我們自己就可以做出ACTG。以現在的科學進展來說,要把無生命的物質做成分子,這是可以做到的,但是要把分子變成有生命的東西,現在還做不到。問題就在於,怎麼樣的排序方式才能變成生命,我們並不清楚。」)

現有的複製技術,無論是複製羊或複製貓狗,都是將一個體細胞的DNA抽出來、再放進另一顆已經移除了遺傳物質的卵細胞,再讓卵細胞自行複製成長。也就是說,必須要已經有一顆活的卵細胞才能夠複製出另一隻生物。沒有辦法無中生有、直接用遺傳物質「長」出一隻動物。

身為古生物學家,辦公室裡有個一兩顆恐龍蛋化石也是很正常的。這顆是竊蛋龍的蛋,楊博士告訴我,這類恐龍蛋的鈍端和銳端會有不同的紋路,可以藉此判斷恐龍蛋化石的真偽,由紋路的連續與否,就能知道是否為蛋殼碎片拼湊而成。

身為古生物學家,辦公室裡有個一兩顆恐龍蛋化石也是很正常的。這顆是竊蛋龍的蛋,楊博士告訴我,這類恐龍蛋的鈍端和銳端會有不同的紋路,可以藉此判斷恐龍蛋化石的真偽,由紋路的連續與否,就能知道是否為蛋殼碎片拼湊而成。

「一隻恐龍,經過9900萬年、甚至更久的時間,牠的整個遺傳物質已經缺失很多,連要用什麼來補都不知道,劣化掉的部分不是只有一些,而是超過99%都不見了。你要用什麼來補?侏羅紀公園說是用青蛙跟蜥蜴去補,所以裡面那隻帝王暴龍可以隱藏自己的熱能反應,就像現生的某些蜥蜴跟鱷魚一樣,那已經超越了紀錄片的範疇,根本是科幻片了。」楊博士笑著說。所以,以目前的技術,我們還沒有辦法真正複製出一隻恐龍、或是眼前琥珀裡的這隻蜥蜴。

科幻迷或恐龍迷或許會覺得有點失望,但對我而言,能夠親眼看到一隻9900萬年前可能曾經走在恐龍腳邊、或攀爬上遠古針葉樹的蜥蜴,已經是一種從來沒有想過的幸運,而科學家們能利用這一塊小小的琥珀,再找出多少古代的故事,我想,應該不需要再等待9900萬年。幸運的話,幾年、說不定幾個月後,我們就會知道了。

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