微观琥珀世界 感受世间绝美
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在今年举行的第二届中国国际文化旅游博览会青岛展区,琥珀博物馆的展品惊艳四座。在这里,观众不仅可以触摸琥珀,还可以通过显微镜观察琥珀纹路,而现场一块「缅甸琥珀」十分珍贵,吸引了众多观众的目光。据了解,这块缅甸琥珀距今大约 1 亿年的时间。琥珀博物馆负责人王硕介绍,这个类群是大家所知道的本内苏铁,是现在被子植物最近源的姐妹类群。人们通常看到的本内苏铁都是只有叶枝或种子的一部分,但这只接近完全的本内苏铁有 4 根完整的枝条、1 个球果,是一株完整的化石植物。
琥珀,也称「虎魄」,传说是一种由老虎魂魄结晶而成的宝石。当然这也只是传说,实际上它是由古代植物所分泌的树脂埋藏于地下经历复杂的理化变化而形成的一种有机宝石。由于形成琥珀的树脂具有流动和粘稠的特性,很容易在分泌的过程中包裹进小型的生物体,最终形成具有内含物的琥珀。经过数千万年的时光冲刷洗礼,琥珀绽放出神秘而温润的光芒。它的神秘与美丽,让世人赋予了许多传奇色彩,甚至于有一种颜色,是直接以琥珀命名的。
在青岛,琥珀博物馆背后的青岛科技大学进化生物学团队,这群钟爱琥珀的人在不懈的努力下,将这个只有用显微镜才能看透的琥珀世界,带到人们的面前。他们对琥珀进行了收藏、研究、交流和推广,建立了数字化线上博物馆藏平台,开设换物全景和景深漫游的 VR 体验,进行相关文创产品设计、主题文化体验。可以说他们为人们打开多方位、精彩绝伦的琥珀世界的大门,等待人们去发掘、了解并爱上它。
一个团队、一份热爱
青岛科技大学进化生物学团队收藏 37400 多份来自 1 亿年前白垩纪的动植物琥珀化石标本,其标本藏量为大英博物馆的 32 倍,足以同时支持上百个主题展览。
团队立足琥珀的科研、科普、展示、交流与文化传播,致力打造全球最大琥珀博物馆,赋予琥珀化石第二次生命,使沉睡上亿年的生命胶囊得以与大众重新交流。补缺了目前市场上自然科学类博物馆匮乏、科研与学术价值挖掘极度有限的空缺。据了解,在团队藏品琥珀中,内含物种类繁多。在拥有展物的基础上,团队基于对琥珀化石的科学研究生产知识,不断吸引观众。通过与来自美国堪萨斯大学、英国开放大学、阿姆斯特丹大学、中科院南京地质古生物研究所、中科院华南植物园等单位专家合作鉴定,青岛科技大学进化生物学团队在上述化石中,包含有 1 亿年前的白垩纪中期约 890 多个新植物化石种属、至少 670 个新昆虫化石种属。每一块琥珀化石的背后都隐藏着一个生态变迁的历史故事。
而团队带头人青岛科技大学海洋科学与生物工程学院「85 后」夫妻教授王硕和施超,也是整个研究项目的负责人。在很多人眼里,王硕和施超是一对「神仙眷侣」。他们令人艳羡的,不止是两人研究的琥珀化石领域高深莫测,也不止是两人凭借过硬的专业素质、年纪轻轻就被评为了教授,还在于两人因科研结缘的美好爱情故事。
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研究琥珀究竟有什么用?透过一小块琥珀,王硕自豪地说:「最大的作用在于推测进化史。这样一株茎上带有小花的植物叫菲利卡,它现在只分布于南非最南端的开普敦和马达加斯加岛上。我们在 1 亿年前的缅甸琥珀里找到,说明它是跟着板块运动,最后漂移到了我们亚欧大陆。」王硕和施超经常会用「研究恐龙眼里的世界」来概括自己的这份工作。
「琥珀化石形成于白垩纪中期,恐龙是在白垩纪末期灭绝的。白垩纪和现在,只隔着一次生物大灭绝事件,是离我们最近的一个完善的陆地生态系统。」王硕介绍,他们据此就可以复原上一个完善的地球陆地生态系统由哪些成员组成、食物链和生态循环又是怎样的,从而为当下的环境带来很多启示。
据悉,在世界范围内,包括俄罗斯、立陶宛、乌克兰、墨西哥、黎巴嫩等的 20 多个国家和地区都产琥珀。而青岛科技大学进化生物学团队研究的缅甸琥珀更是形成于 1 亿年前。高大裸子植物的松脂,大坨大坨地滴落下来,把周边动植物包裹进去,经过地质的沉积作用形成琥珀。
在已知的类群中,缅甸琥珀形成于 1 亿年前。这些琥珀里大概有 1% 的比例包含有化石、内含物,这 1% 里又有九成以上是昆虫,只有不到一成是植物,因此王硕所在团队的主要精力,放在了最少也最难解析的植物化石上。「被子植物在 1 亿年前刚刚起源,早期被子植物历经快速进化,由于演化形态和类群对不上,解析起来非常困难。好在,我们得到了老一辈专家教授的指导,他们的帮助成为我们走上这条路必不可少的动力。」施超介绍。
研究琥珀仿若与历史对话
对王硕和施超而言,每一块琥珀背后都有一个特别的故事,不断去把这些故事解释出来,是一件非常有价值的事情。但毕竟是 1 亿年前的琥珀化石,想从中提取骨骼碎片 DNA,就显得尤为困难。
经过不断研究,王硕和施超发现,迄今为止从化石中成功提取的最古老的 DNA 距今有七八十万年,但他们所研究的琥珀化石距今有 1 亿年历史,「这比史上最古老的化石 DNA,还要古老 100 多倍,因此充满未知和挑战。」
实际上,琥珀里的昆虫和植被形态都普遍较小,这是什么原因?王硕介绍,一种解释认为,琥珀形成过程中受高温高压影响,实现了整体缩小;还有一种说法称,那时的植被昆虫,可能普遍都那么小。就好像侏罗纪里的蜻蜓,翼展有 1 米多长,但跟现在的蜻蜓形态是一样的。
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对王硕和施超而言,研究琥珀化石的过程,就相当于和历史对话,能在不知不觉中发现很多奇特的进化故事。和普通化石不同,琥珀化石最大的优势在于能看清 1 亿年前植物、昆虫的三维形态,揭开世界最古老的秘密。对王硕而言,切开琥珀原石的过程,就像开盲盒一样,总是觉得下一秒会有惊喜,不知道下一秒会刨出什么来。比如有些琥珀里有一片树叶,树叶上有很多昆虫正在取食它,通过对这些昆虫和叶片的类群进行鉴定,你就会知道,至少在 1 亿年前,昆虫对植物的专一性取食可能已经建立了。观察树叶表面的保卫细胞和气孔,就可以看到气孔的数量,以及气孔打开闭合的情况,从而推断出它所生存的温度和二氧化碳浓度。
「在这过程中,就好像是游戏里的升级打怪一般,会不断往前去攻克一些问题。」王硕坦言,你可能最近比较辛苦,但等攻克过关之后,收获到的喜悦又带给你极大的满足感。
带着科研的热忱 向着梦想前进
随着研究的不断深入,未来还将会有新物种被发现,这些发现将帮助人类重构生命进化历程,甚至彻底改变人们对生物起源与演化的认知。琥珀内含物的深入研究对了解物种起源、板块漂移等历史问题有着极其重要的科研价值。
几年来,团队与国内外多方合作,与洪德员院士和国外 Friis 院士进行琥珀交流,同时参加了国际国内大型学术交流,拥有最权威的琥珀鉴定结果,严格把控琥珀真伪和科研学术研究方向,获得全方面信息资源。并且青岛科技大学进化生物学团队在 Science、Nature 子刊等国际顶级期刊发表文章,受到媒体报道、专访、政府批复以及着名杂志《生命世界》邀稿。
而琥珀博物馆的定位在同时具有科学、文化与艺术独特魅力的新型博物馆,进行多元社会服务,琥珀博物馆为琥珀文化的收藏中心、保护中心、研究中心、交流中心、展示中心、教育中心,国际琥珀、宝玉石文化遗产展示教育的窗口,将是人文文化发展历史、文化事业发展水平的重要标志,全面发挥现有馆藏的文物的展示效益,丰富青岛旅游资源,带动青岛旅游业及相关行业发展,提升城市品位,建设会展经济新的增长点;同时为科学研究、学习鉴赏提供便利条件,培育以琥珀宝石为主的加工、制作、交易、拍卖、鉴定、文创等产业群、产业链,扮演的功能多元的社会角色,取得文化与经济双收效,为「博物馆之城」青岛的城市名片增添浓墨重彩的一笔。
依托琥珀博物馆,青岛科技大学进化生物学团队进行了数字化线上博物馆藏平台的建设,开设换物全景和景深漫游的 VR 体验,并且采用 MicroCT 技术对琥珀内含物进行解剖,使参观者更能身临其境般体验琥珀的奥秘。
此外,团队还进行相关文创产品设计、主题文化体验(沙漠挖宝、雨林探秘、仿真琥珀制作等)、琥珀鉴定评估等行业,助力全面建成全国文化创意产业新旧动能转换示范区,跻身国内一流、世界知名的文化创意城市行列;同时横向发展了 K12 巡回科普课堂、野外自然研学活动等,拥有资深科研底蕴的科学家直接带领孩子体验自然力量,保证科学性、正确性,实现琥珀博物馆的多维度发展。
基于团队所收藏的大量天然琥珀,他们想筹建国内最大的琥珀博物馆,致力于建成集科研、教育、科普、收藏等于一体的国际合作新平台。「希望我们的研究可以立足于国计民生,立足于人民大众,立足于生活。」王硕和施超希望通过正在筹建的琥珀博物馆,让大家感受和了解,正是历经上亿年进化,才有了今天的世界,唿吁大家更多地关注自然、保护生态,珍惜来之不易的生活。
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This year, in the 2nd China International Cultural Tourism Fair Qingdao Area, the Amber Museum’s exhibits have left a deep impression on visitors. Here, the visitors can not only touch the amber, but also observe its texture through a microscope. A piece of precious Myanmar amber on the scene has attracted the attention of many viewers, which is said that it dates back to about 100 million years.
There is a group of amber lovers who have given strong support to the Amber Museum—the evolutionary biology team from Qingdao University of Science and Technology. With unremitting efforts, they have brought the amber world that can only be seen through a microscope, to the public.
作者 魏浩浩