复读-阅读史前粪便中的生命之书

您已经阅读了2篇免费月刊文章中的1篇。学习更多的知识。

阅读史前粪便中的生命之书

“古遗迹学家”卡伦·琴(Karen Chin)发现了恐龙之后生命的卑微起源。

Karen Chin并没有所有的答案,但她愿意通过那些尴尬的电话来告诉她这些信息

K阿成并没有所有的答案,但她愿意打那些尴尬的电话,以提供她需要的信息。1998年的时候,她想知道多大的动物一次能产生2.4升的粪便。于是她打电话给一位研究肠道运动的医生。“我说,‘这将是一个有趣的问题,但我是一名古生物学家,我对找出人类能产生的最大粪便量很感兴趣。我想知道我能不能和医生谈谈这件事。’”She pauses in her anecdote, remembering the silence on the other end of the phone line. “It was a weird question.”

我花了很长时间才让接待员相信阿成不是在打恶作剧电话,但最终这个信息被传递给了医生。那天晚些时候,不知是出于什么原因,医生既礼貌又好奇,给她打了电话。他解释说,在他的工作中,他通常关注病人的健康状况,从他们的肠道运动中可以看出,而不是他们产生的物质的量。他无法给琴一个准确的数字。然而,他告诉Chin,对于一个人,或者一个人大小的动物来说,产生2.4升的粪便是没有意义的。这个回答足以使阿成的心在歌唱。因为她很确定她发现了第一块化石雷克斯霸王龙屎。

中国并不是世界上唯一的古遗迹学家——世界上还有一些研究人员研究古代人的粪便化石,以了解他们的饮食、健康和生活方式,还有一些研究已灭绝动物的粪便化石。但Chin是该领域无可争议的领导者,她的研究为科学家对中生代的理解带来了新的见解,当时高大的爬行动物在地球上行走。“我认为公平地说,我研究的恐龙粪便比大多数都多,”她谦逊地说。

“我说,‘这将是一个有趣的问题,但我是一名古生物学家,我对找出人类能产生的最大粪便量很感兴趣。’”

萨波尔斯基大学TH-F1

独创:柯克·约翰逊

史密森尼国家自然历史博物馆(Smithsonian National Museum of Natural History)馆长柯克·约翰逊(Kirk Johnson)监督的超过1.28亿件标本和文物并非都能看到或摸到。20年来,约翰逊一直在收集故事和……阅读更多

下巴研究的粪便化石被称为粪化石。化石形成的基本过程与骨骼化石形成的方式没有太大区别:粪便上的沉积物层保护其免受空气、水和食用动物的伤害,而富含矿物质的水则从粪便中渗出。矿物逐渐取代了原来的材料,留下了一块石头。

琴是一个热情开朗的女人,她对自己工作领域的笑话免疫,因为她都听过。她说:“我喜欢和恐龙一起工作,因为我可以更容易地约束我喜欢称之为宠物猫的东西。”。来自加拿大萨斯喀彻温省的2.4升标本不仅大到足以证明是一头国王大小的野兽,而且还含有表明肉食性饮食的骨碎片。这一证据,再加上turd在附近一个沉积层中的发现霸王龙骨头化石,让琴对她的突破性鉴定充满信心。

Chin现在是Boulder科罗拉多大学地质科学的副教授,他专门研究了20多年的粪便化石,这是因为它们独特的潜力揭示了灭绝的生态系统,并在这些生命网中展示了动物的位置。她研究这些遗骸,想象自己回到最初的样子。

Chin最近的调查发现了地球上发生的最灾难性事件之一的线索:白垩纪末期的全球灭绝事件。大约6500万年前,当一颗小行星或彗星撞击地球时,它不仅毁灭了非鸟类恐龙,也毁灭了世界上大约75%的物种:植物、昆虫、哺乳动物等等。Chin全身心投入到破坏和地球如何复苏的地质证据中。在这些死亡景观中,生命找到了回归的途径,新物种出现并繁衍生息。琴和她的同事认为,他们可能已经找到了这种复活的卑微起源。


C欣最近的发现植根于她早期的训练,这让她认识到在生命之网中一个卑微生物的角色。和大多数初露头角的古生物学家一样,她也读过19世纪牛津大学地质学教授威廉·巴克兰(William Buckland)的故事,他从希腊语中“粪便和石头”一词创造了“粪化石”一词。巴克兰在研究了英国科克代尔洞穴的遗迹后成为了这一领域的创始人,该洞穴被认为是诺亚洪水的主要证据。事实上,巴克兰发现,这个洞穴是土狼的巢穴,在那里,食腐动物拖着食物进食,留下自己的沉积物。巴克兰对鬣狗粪便化石的研究具有重大意义:这可能是第一次描绘生态系统轮廓的古生物学研究。这张古老的生命网,有着贪婪的食肉动物和他们不幸的食物,可以追溯到这些食物留下的粪便。

20世纪80年代,琴在蒙大拿州立大学获得生物学硕士学位时,在传奇的恐龙猎手杰克·霍纳(Jack Horner)那里找到了一份工作,这是《圣经》中古生物学家主角的灵感来源侏罗纪公园. 起初,琴的工作只是将骨骼化石切成薄片,霍纳可以在显微镜下进行检查。他们正在研究在蒙大拿州的两个医学组中发现的化石,这是霍纳正在勘探的一个露出地面的砂岩。岩层中富含一种新发现的鸭嘴龙的骨骼,这种恐龙名叫慈母龙不仅是骨头,还有巢穴和蛋,还有一些奇怪的斑点状沉积物从巢穴中移除。霍纳认为这些嵌有植物化石碎片的大块岩石是恐龙肉饼。

“这是这项研究最酷的暗示。我们在这里找到了恐龙和甲虫之间相互作用的证据。”

秦自愿研究这些化石,并开始努力确认它们确实是粪化石。“当时的环境是恰当的,”她说,因为这种物质不是作为一个统一的层被发现的,而是作为离散的沉积物。它们并没有特别像粪便一样的形状,但她认为,它们可能从距离大鸭嘴龙一定距离的地方掉下来,撞击到地面上。但她说,当她开始切割化石并发现里面看起来像小洞穴的东西时,她找到了确凿的证据。它们会是蜣螂的洞穴吗?

她给加拿大一位著名的粪甲虫专家打了电话,解释了她的研究问题,他们同意在金在多伦多开会时见面。会议在多伦多一家普通酒店房间的咖啡桌上举行。“他从非洲带来了一些粪甲虫球,我带来了粪甲虫球,”琴回忆道。这位专家比较了每种材料中的洞穴,发现了明显的相似之处。在这一幕中间,管家进来收拾房间,但两位科学家几乎看不到。“他向我展示了为什么粪化石中的洞穴是独特的,他非常兴奋,我也非常兴奋,”琴说。两位科学家开始挥舞手臂,热情地喊道,一定是粪便,一定是!一直以来,管家都尽职尽责地打扫卫生。

当大多数古生物学家梦想着将骨骼重建成整个动物的骨骼时,琴意识到普通的粪化石可以讲述一个更有趣的故事。她说:“身体化石非常重要,因为它们告诉我们生活在古代环境中的生物类型以及它们的样子。”。“这可以告诉我们,它们以某种方式移动,有特定的牙齿,可以利用特定的饮食。但它们没有告诉我们特定生物体之间的相互作用。”

因为一个充满恐龙的世界自然会包含大量的粪便,科学家们推测有生物将这些物质回收到生态系统中。但没有直接证据表明这一过程是如何发生的。Chin的发现是白垩纪-古近纪(K-Pg)灭绝事件之前粪甲虫活动的第一个证据。“对我来说,这是这项研究最酷的暗示,”琴说。“在这里,我们有证据表明恐龙和甲虫之间存在相互作用。”

霍纳还对琴对粪化石的鉴定感到高兴,她随后的分析表明恐龙肉饼中的植物材料来自针叶树。霍纳说:“粪化石是现场保存的唯一植物材料,它们确实帮助我们建立了生态系统。”。霍纳解释说:“我们总是想重建生态系统,但通常很难做到。”在骨骼化石旁边发现植物化石并不常见,因为植物材料在酸性环境中保存得更好,而骨骼在碱性环境中保存得更好。双药组的粪化石提供了一种解决这一难题的方法,并产生了令人惊讶的信息。霍纳说:“确定恐龙啃掉的一口大小的食物,这告诉我们恐龙是如何进食的。”。

在与霍纳合作的过程中,琴决定获得博士学位。在地质科学方面,她写了一篇关于食草恐龙粪化石的论文。尽管如此,她认为粪化石并不能定义她的职业生涯;她希望继续学习古生物学的其他学科。“没有人想和粪便联系在一起,”她慢慢地说。但她无法回避古生物学家不断寄给她的有趣的粪化石。“我不再试图重新设计我的研究,因为我们可以从化石粪便中学到很多东西,”Chin说。“我认为这些问题是我遇到过的最吸引人的问题之一。”

T琴无法抗拒的最新问题被存放在博物馆的一间后屋里,藏在一个高高的抽屉里的标本箱里。

她当时在北达科他州拜访了Pioneer Trails地区博物馆的古生物学家迪安·皮尔森(Dean Pearson),他在K-Pg上做了大量工作。皮尔森试图通过研究一个地质丰富的露头来重建大事件前后的环境,该露头包含了撞击的证据。K-Pg边界的标志是一层薄薄的沉积物,其中含有高含量的铱,铱是地球上稀有的元素,但在小行星和彗星中含量丰富,此外还有两种由强烈撞击产生的岩石:冲击石英和玻璃球体。

通过研究这一地质边界上下的化石,皮尔森可以拼凑出北达科塔的古代生态系统。“在撞击之前,这里的环境温暖潮湿,”他说。“你可以把北达科他州西南部想象成佛罗里达大沼泽地。”这个场景充满了生命:恐龙、较小的爬行动物和老鼠大小的哺乳动物在草原上漫步,而鱼在溪流中游动,昆虫在空中嗡嗡作响。撞击结束了这个充满活力的世界,并带来了一个燃烧的火焰和黑暗天空的时代。研究人员认为,碰撞产生了大量的尘埃和灰云进入大气,足以阻挡阳光,阻止绿色植物的光合作用。植物群的死亡导致了以它们为食的动物群的毁灭,皮尔森阳光明媚的草原变成了一片腐烂的植被和尸体的荒凉景象。

皮尔森一直在仔细调查K-Pg边界层上方的沉积物,以确定哪些植物和动物卷土重来,这是他试图了解灾难后生命如何反弹的一部分。就在边界层上方六厘米处,地质时代的一眨眼,他发现了一些有趣的东西:洞穴的化石遗迹。2010年,当琴来探望他时,皮尔森让她爬上梯子,向装有标本的高抽屉里窥视,并向她展示了岩石中的隧道网络。琴告诉他,她已经有太多的项目了,她不可能再接一个,但是,哦,这些都很酷。

不情愿让位于好奇。Chin开始切割穿孔岩石,并在显微镜下研究切片,她向同事Allan A.Ekdale寻求有关洞穴的专家见解。他们共同确定,这些洞穴是水平的,形状和宽度都是一致的,与现代蚯蚓建造的隧道惊人地相似。当Chin在洞穴中发现微小的粘土颗粒时,案件就结束了。通过蚯蚓消化道的污垢以富含粘土的粪便形式排出。琴意识到她正盯着大屠杀后在残骸中翻滚的虫子身上的粪化石。

蚯蚓可能帮助和煽动了动物的生存,导致了辉煌的进化过程,最终产生了你。

“我认为蚯蚓在撞击后立即反弹,”Chin说。她认为,它们在地洞中受到了很大程度的保护,不受最初爆炸的影响,更重要的是,它们能够在随后的长时间饥饿中找到食物来源。她说:“人们猜测,幸存下来的生物是在碎屑食物网中。”

密尔沃基公共博物馆的地质学家彼得·希恩是这一理论的主要支持者之一:他的研究表明,与绿色植物有关的食物链中的动物正处于困境。但是以腐烂的有机物为食的碎屑生物和吃这些碎屑生物的大型动物生存的机会要大得多。Chin的蚯蚓很符合这一理论,因为在这个腐烂的世界里,他们会发现大量分解的植物物质可供食用。她笑着说:“我可以想象他们从洞穴里出来,来到这片废墟,然后说,‘这对我来说很好!’。

并不是所有的脊椎动物都在这次灭绝事件中灭绝了:一些种类的鸟类、爬行动物和小型哺乳动物确实活了下来,并继续在地球上重新繁衍。例如,海龟似乎轻松地度过了末日,而一群名为多瘤动物的穴居类啮齿类哺乳动物却没有受到特别的惊吓。但他们是怎么做到的呢?古生物学家不仅记录了绿色植物的死亡,还记录了以这些植物为食的昆虫的死亡。“那些吃昆虫的动物可能需要一些其他的蛋白质来源,”Chin说,“而蠕虫可能是关键。”

在讲述生命濒临灭绝故事的几英寸岩石中度过一生的研究人员说,Chin的蠕虫洞穴论文为正在出现的脊椎动物如何生存和重新繁衍地球的图片提供了一个很好的证据。

罗德岛大学的古生物学家大卫·法斯托夫斯基说:“这是一个非常好的故事——一切似乎都是一致的。”他曾与希恩一起研究过灭绝事件的幸存者。他说:“通过的生物是能找到藏身之处的动物,它们能以可用的食物为食——而碎屑大概是唯一可用的东西。”他说:“Chin的论文非常强烈地强化了这种碎屑岩信号。”

换句话说,这些古老的蚯蚓可能帮助和助长了脊椎动物的生存,导致了辉煌的进化过程,其中就有了你。

这是一个优雅的理论:在世界的荒芜中,一种生物找到了食物,并反过来为开始新生命遗产的动物提供营养。正是蚯蚓自己的垃圾把这个故事告诉了好奇的下巴。生命之书是用scat写成的。


伊莉莎·斯特里克兰(Eliza Strickland)是《科学与技术》杂志的副主编IEEE综览.

6评论-加入讨论