在2亿多年前的粪便里，一个全新的物种出现了

内含龙粪三叠藻食甲虫的西里龙粪化石3D模型静态图（图片来源：Qvarnström et al.）

用三维X射线手段研究了2.3亿年前的爬行动物留下的粪化石后，一个全新的物种出现在人们的眼前。

撰文 | Tess Joosse

翻译 | 张乃欣

审校 | 曾小欢 吴非

大约2.3亿年前，一只饥饿的奥波莱西里龙（Silesaurus opolensis）正在位于今天波兰西南部的沼泽植被中觅食。这只身高接近1米、尾巴有1米长的恐龙近亲和所有脊椎动物一样，在进食后把它无法吸收的东西排泄了出去。几千年之后，这些排泄物就变成了化石，一同被嵌在里面的还有几只小小的甲虫。这些甲虫就像是失散已久的昆虫分支的“大使”，这也是人类首次在粪便化石中发现全新的昆虫物种。这一发现于近期发表在了《当代生物学》杂志上。

自古以来，琥珀一直都是古生物学家和昆虫学家研究远古节肢动物的最佳来源。这些蚂蚁、蜘蛛和甲虫被嵌在小块金色树脂化石中，就好像它们刚刚还在四处爬行一样。但是除了一些苍蝇和螨虫，年代最久远的这类化石也只能追溯到1.3亿年前的白垩纪，而来自侏罗纪、三叠纪等更远古时期的甲虫，只能在被压扁的平面标本中找到。而动物粪便的化石却能够保留远古时代的信息。正如该研究的第一作者、瑞典乌普萨拉大学古生物学家Martin Qvarnström所说的，粪化石提供的信息“丰富却被忽视”。Qvarnström表示，粪化石不仅可以揭示粪便所属者的物种或演化历程，还让古生物学家有机会了解它们所处的生态系统和饮食习惯。

西里龙头部的复原图（图片来源：Małgorzata Czaja）

Qvarnström和同事们在奥济梅克（波兰西南的城镇）附近的一个黏土坑中发现了一枚一角硬币大小的粪化石。科学家们对西里龙所处的三叠纪食物网很感兴趣，所以他们用同步辐射微断层扫描成像技术（synchrotron microtomography）记录了这块不透明化石的内部组成。其中，X射线从各个方向射入化石，清晰地呈现了其内部组成情况。将生成的图像文件以数字化方式拼接到粪化石内部的3D模型中是一项很费力的工作，但当那些甲虫的细节最终呈现在Qvarnström面前的时候，他惊呆了：“它们就好像在你面前活了过来了一样。”

为了辨认这些可能是被西里龙吞下的昆虫，古生物学家们联系了中国台湾中山大学的昆虫学家Martin Fikáček。Fikáček起初还比较怀疑这些甲虫是否被很好地保存了下来。他解释道：“有很多化石看起来保存情况很好，但我们并不能确认它们究竟代表了什么，因为我们无法看到所有的特征。” 但Fikáček很快就意识到该标本不同于之前所有已知的甲虫，它有着明显不同于其他甲虫的机体特征，例如细长的触角和分节的腹部。“我们一步一步反复地检查，做计算分析……结果总是表明这是一个已经灭绝的昆虫分支，现在已经不存在了。”为了纪念其起源，研究团队将这个新物种命名为龙粪三叠藻食甲虫(Triamyxa coprolithica)。

芝加哥菲尔德博物馆名誉馆长Margaret Thayer（未参与此项研究）说：“他们用藏在粪化石中的这些小东西做的一切都给我留下了深刻印象。这表明粪化石可以为研究提供令人惊喜的样本。”近年来，研究人员也对其他一些粪化石进行了成像分析。虽然其中一些含有昆虫碎片，但都没有发现新物种。

Thayer说，同步辐射微断层扫描成像技术让研究人员无需亲眼看到昆虫，就能看到“大量的细节”。“没人真正见过这种甲虫，这让我感到惊讶。”她补充说，高分辨率成像技术“确实革新了我们研究大量在以前难以处理的标本的能力”，比如龙粪三叠藻食甲虫。她指出，在这种技术出现之前，“我们甚至不知道它们是标本”。

利用三维同步辐射微断层扫描成像技术重建的甲虫形态（图片来源：Qvarnström et al.）

这次发现的新甲虫属于藻食亚目(Myxophaga)，藻食亚目的甲虫现在成群生活在潮湿、被藻类覆盖的环境中。新发现的物种很可能曾经生活在类似的生态位中。Fikáček很高兴看到这样古老的标本与现生的藻食亚目成员如此相似。“这些甲虫体型很小，同样它们在当时数量很多，否则粪化石里不可能全都是这种甲虫，”他说，“它们2.3亿年前的生活方式可能和今天相同。”当然，龙粪三叠藻食甲虫没有存活到今天。它们灭绝的原因尚不清楚，但Thayer说：“在某种意义上，演化是一项大型实验。有些物种成功了，有些没有。”

Qvarnström和Fikáček都表示，在古生物学家已经发现的许多可以追溯到三叠纪甚至更早时期的粪便化石中，可能还有更多关于昆虫演化的秘密。他们希望这一发现能够激励其他人利用成像技术来窥探这些化石以及未来出土的粪化石的内部。Qvarnström补充说，尽管困难重重，但粪化石很可能隐藏着关于这些远古生态系统的新线索，“去发现更多的粪化石吧!”

原文链接：

https://www.scientificamerican.com/article/searching-230-million-year-old-poop-scientists-find-a-new-beetle/

《环球科学》