恐龍食譜藏秘密

蔣志海制圖

　　最近，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所吳妍、尤海魯和李小強合作發現的一份距今1億多年前的馬鬃龍“食譜”，引起了很多人的關注。有意思的是，這只恐龍所吃的和人類的主食水稻、小麥、玉米，同屬禾本科的植物。恐龍的食物種類本來就是化石研究的難點，那么，這份食譜背后透露出哪些重要訊息？

　　植硅體鎖定植物類型

　　想要知道古動物到底吃什么，除了從保存極少的糞化石推測外，常見的方法就是從它們的牙齒化石中尋找答案。

　　比如說，古生物學家會觀察牙齒的大小、排列等形態特征，通過一些微小劃痕或者缺口，分析牙齒磨損情況，從而得到古動物的飲食直接信息。

　　可這些方法有著相同的局限，科學家依靠它們得到的信息相對比較粗糙。除了判斷肉食還是植食，一些進食方式，對植食性的物種而言，很難具體到某一科，甚至是某一屬、某一種植物。

　　不過，這一次，中國的科學家居然知道了馬鬃龍的食譜里有禾本科植物，難怪大家好奇得不得了。這些科學家到底用了什么方法來鎖定植物類型？

　　法寶就是植硅體。“植硅體是微體植物‘家族’的重要成員。有些高等植物從地下水中吸取了可溶性二氧化硅，它們會沉淀于植物細胞內或者細胞外部位置，從而形成含水非晶態的二氧化硅顆粒。”中科院古脊椎所副研究員吳妍解釋。

　　在大自然中，植硅體分布很廣，因為它會通過各種方式從其有機體中釋放出來，比如在植物死亡和腐爛以后，向土壤剖面或者沉積物中釋放出硅質體，也可以通過動物的糞便或者大火進入到環境中。從高山到平原，從湖泊到海洋，從森林到草原，凡有植被的地方就有植硅體的存在。

　　“而它最重要的特征是，不同的植物會產生不同的植硅體形態組合和獨特的個體形態。所以，科學家可以根據植硅體的形態特征來區別不同的植物細胞或者組織類型，進而對植物種類進行鑒別。不僅如此，植硅體的性質也很穩定，耐腐蝕、耐高溫，而且原地沉積，可以在一個地方保存很長時間。”吳妍表示。

　　正是由于植硅體強烈的指示性和易于保存，它從20世紀50年代起，就被科學家們應用到考古學和地質學的研究中。

　　古動物研究新應用

　　植硅體一直是吳妍的主要研究方向。過去兩年里，她參與海南島史前農業活動的研究，在考古遺址中發現了水稻植硅體，證明早在5600年前，稻作農業已經擴散至海南。她還在新石器時代的墓葬中，找到大量特殊形態的植硅體，確認它們是紫草科的葉子。

　　不過，把植硅體應用到古生物學，特別是恐龍身上，還是很少見的，這也是這項研究的獨到之處。

　　雖然現在看來，植硅體用于植食性動物的食性判斷有著獨特的優勢，但想要在那么久遠的物種身上找到它們并不容易。

　　吳妍告訴《中國科學報》記者，研究團隊試過很多恐龍牙齒化石，都沒有成功，最后找到了馬鬃龍，并且通過反復提取才拿到足夠的植物表皮和植硅體殘留物。

　　然后，科學家們對它們進行了分析和對比研究，確認含有短細胞對的表皮細胞和啞鈴型結構的植硅體屬于禾本科。經過推斷，馬鬃龍吃的很可能是一類已經滅絕的，與現今生活在巴西亞馬遜熱帶雨林中的禾本科類柊葉竺類似的植物。

　　“這個發現其實帶有偶然的因素。”之所以這么說，吳妍認為一部分原因是植硅體在植物界中的分布是不均勻的。它在草本植物中含量要高于木本植物，其中在禾本科植物中含量最高。同時，禾本類又是目前科學家研究得比較清楚的植硅體類型。

　　更有意思的是，研究團隊在馬鬃龍的牙齒里發現了更多分類位置尚不明確的植硅體類型，禾本類反而是少數。也許，這只馬鬃龍只是偶然吃到了一口禾本科植物，卻湊巧被1億年后的人類發現了。

　　無論如何，吳妍相信，有了這次發現，證明植硅體這一微體化石指標在脊椎動物化石記錄研究中，具有很大的潛力。

　　禾本科起源新證據

　　知道恐龍吃什么是一件有趣的事，但這不是科學家的最終目標。事實上，從一開始他們就有更復雜的設想。

　　從侏羅紀一直到白堊紀都有植食性恐龍的存在，但在不同的時代霸主位置曾發生變化。在白堊紀晚期，鴨嘴龍類取代了蜥腳類恐龍的地位，科學家也好奇這種轉換背后的原因。

　　有一種推測是，跟它們所能得到的食物有關。因為在白堊紀早期，被子植物開始出現和興起，并且迅速成為了主宰性種群，它們分化成很多類型，存在于地球上幾乎所有已知的棲息地。而觸發這一劇烈變化的原因，是植物和動物獨特關系的發展。

　　馬鬃龍是白堊紀早期發現的一種鴨嘴龍類恐龍，因此，科學家是有意從它的身上尋找被子植物的起源問題。

　　禾本科是單子葉被子植物中最重要的一類，人們所吃的水稻、小麥和玉米等都屬于禾本科。而在馬鬃龍牙齒里發現的并非一般的禾本科植物，它是禾本科最基干類群。

　　吳妍表示，在此之前，禾本科植物的起源一直存在爭議。過去，最早的禾本科化石記錄是在印度被發現的，那是距今7200萬～6600萬年的晚白堊紀。但現代分子生物學研究認為，這個時間應該介于早白堊世到新生代的古新世之間。

　　這只馬鬃龍的食譜透露了，禾本科至少在距今1億多年的早白堊世晚期就已經出現了。這給禾本科植物起源研究提供了非常重要的證據。