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琥珀是一種樹(shù)脂化石。在中國(guó)古代，琥珀曾被稱(chēng)作虎魄、育沛、獸魄、頓牟、江珠、遺玉等，有著“虎死精魄入地化為石”的傳說(shuō)。傳說(shuō)雖缺乏科學(xué)性，但卻蘊(yùn)含著中國(guó)古人對(duì)琥珀的揣測(cè)和追尋。

相對(duì)于琥珀的歷史，其在生物科學(xué)發(fā)展中扮演的角色或許更令我們驚訝。

一塊包裹著2280萬(wàn)年前的世界首枚水生蝦的琥珀于11月9日在北京首次亮相。中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布，這是世界范圍內(nèi)首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)水生生物真蝦類(lèi)標(biāo)本，并揭示了一個(gè)前所未知的物種。相關(guān)論文10月底發(fā)表于自然集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)道》上。

據(jù)了解，組成琥珀的樹(shù)脂是松柏科、豆科等植物為了保護(hù)自己不受病蟲(chóng)害而分泌的液體物質(zhì)。不過(guò)或許任何一滴樹(shù)脂都不曾想到自己能在流淌過(guò)程中包裹到其它生物體，并在經(jīng)過(guò)千萬(wàn)年的復(fù)雜地質(zhì)作用后能夠成就一段佳話。琥珀中的精靈們將它們或雄壯或曼妙的身姿以3D形式展現(xiàn)在大家面前，并向我們?cè)V說(shuō)著遙遠(yuǎn)而又神秘的故事。

圖1. 琥珀蝦復(fù)原圖

這枚“琥珀蝦”來(lái)自中美洲的墨西哥地區(qū)，也是世界上現(xiàn)存已知的唯一一枚真蝦類(lèi)琥珀化石。國(guó)家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（簡(jiǎn)稱(chēng)NGTC）也對(duì)此枚琥珀進(jìn)行了寶石學(xué)常規(guī)測(cè)試和紅外光譜測(cè)試，顯示是未經(jīng)人工處理的天然墨西哥琥珀，其中的水生生物蝦類(lèi)包體完整自然，實(shí)屬罕見(jiàn)。

陸生生物在琥珀中的出現(xiàn)也許大家已經(jīng)司空見(jiàn)慣，但水生生物保存于琥珀中的概率可能是幾億分之一。這是因?yàn)闃?shù)脂在水中無(wú)法包裹生物體。我們發(fā)現(xiàn)的這只小蝦來(lái)自中美洲的墨西哥，琥珀產(chǎn)區(qū)位于墨西哥東南部恰帕斯州Simojovel地區(qū)，在琥珀形成時(shí)期（中新世早期，約2280萬(wàn)年前）處于墨西哥灣沿岸（圖2）。這為我們了解2200萬(wàn)年前的墨西哥海灣的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性提供了寶貴證據(jù)。

圖2. 早中新世墨西哥東南部古地理地圖，星號(hào)標(biāo)注了位于墨西哥恰帕斯的Campo La Granja礦的大致位置（引自http://cpgeosystems.com/paleomaps.html）

幾億分之一的概率是如何讓科學(xué)家撞上的？如果說(shuō)琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)帶有偶然性，那發(fā)現(xiàn)的必然正是科學(xué)家的探究精神。2018年，陳睿博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)一批墨西哥琥珀原石進(jìn)行打磨，一塊心形的、重上百克的琥珀讓他眼前一亮?！翱隙ㄓ袘颉薄蟆㈢牦w通透?？僧?dāng)陳睿博士拿著強(qiáng)光手電初步觀察時(shí)，琥珀內(nèi)似乎沒(méi)有明顯可見(jiàn)的昆蟲(chóng)。陳睿心里不免遺憾，準(zhǔn)備把它放到礦石堆，就在琥珀離手的一瞬間，他突然注意到手觸碰到的邊緣，有類(lèi)似“小蟲(chóng)子”的形態(tài)。它看起來(lái)似乎又不像蟲(chóng)子，帶著科學(xué)家的敏感和興奮，陳睿博士馬上把琥珀拿到顯微鏡下仔細(xì)觀察。眼前的一幕讓人難以相信，“小蟲(chóng)子”竟然是一枚小蝦。

通過(guò)仔細(xì)觀察研究發(fā)現(xiàn)，琥珀蝦屬于長(zhǎng)臂蝦科物種，以前兩對(duì)步足有螯著稱(chēng)，我們平日里常見(jiàn)的沼蝦就隸屬于這個(gè)科（圖3）。

圖3. 羅氏沼蝦

確定了蝦的品種之后，研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)推進(jìn)研究深度。他們發(fā)現(xiàn)琥珀蝦與分布于海相砂質(zhì)泥灘、河口和淡水中的墨西哥現(xiàn)生長(zhǎng)臂蝦屬物種相似，頭胸甲上均具鰓甲溝和鰓甲刺，這顯著區(qū)別于之前發(fā)現(xiàn)的沉積于濱海瀉湖的三枚長(zhǎng)臂蝦屬化石物種。

此次發(fā)現(xiàn)的這只長(zhǎng)臂蝦生活在中新世早期的墨西哥紅樹(shù)林河口環(huán)境中，很有可能是在演化過(guò)程中出現(xiàn)的新的過(guò)渡物種。而鰓甲溝和鰓甲刺可能是隨著長(zhǎng)臂蝦海洋祖先從海洋向淡水的不斷入侵逐漸出現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)最終為琥珀蝦定制了專(zhuān)屬的身份識(shí)別碼（真蝦下目：長(zhǎng)臂蝦科：長(zhǎng)臂蝦亞科：長(zhǎng)臂蝦屬：河口長(zhǎng)臂蝦）。這也表明，至少在2200萬(wàn)年前，長(zhǎng)臂蝦屬物種的分布和生態(tài)多樣性可能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們的預(yù)期。

圖4. 顯微鏡下的琥珀蝦。a. 頭胸部側(cè)面觀，b. 全身照.

通過(guò)對(duì)這塊琥珀內(nèi)包裹物的更細(xì)致的觀察，還發(fā)現(xiàn)琥珀標(biāo)本中最有趣的地方在于，它同時(shí)包含了一只蝦、一片殘葉和一只甲蟲(chóng)幼蟲(chóng)（圖5）。

圖5. 琥珀正面照。Sh，蝦；Bl，甲蟲(chóng)幼蟲(chóng)；Rl，殘葉

研究團(tuán)隊(duì)重建了它的形成過(guò)程并繪制了琥珀形成的場(chǎng)景復(fù)原圖（圖6）。

讓我們?cè)囍氐?280多萬(wàn)年前的墨西哥灣。那是在墨西哥東南部，正逢雨季，天氣炎熱潮濕。

一種可能是琥珀蝦生活在紅樹(shù)林河口環(huán)境中，隨著水位的急劇上升，潮汐帶著它和一只年幼的甲蟲(chóng)沖向了灘涂和更遠(yuǎn)的陸地。最終，它們被沖到了一個(gè)被孿葉豆屬植物環(huán)繞的池塘邊，在充滿(mǎn)艱難險(xiǎn)阻的長(zhǎng)途跋涉中，琥珀蝦失去了第二對(duì)步足，它的運(yùn)動(dòng)能力明顯下降或者已經(jīng)死亡。由于琥珀樹(shù)樹(shù)脂的流量大，并且持續(xù)流動(dòng)，以至于它們被包裹在樹(shù)脂中。

另一種可能的解釋是附著在琥珀樹(shù)上的甲蟲(chóng)幼蟲(chóng)被流動(dòng)的樹(shù)脂包裹，樹(shù)脂繼續(xù)流動(dòng)同時(shí)捕獲了由潮汐帶來(lái)的蝦。隨后，樹(shù)脂繼續(xù)堆積并流入水中。雨季過(guò)后，池塘水位逐漸下降，最終干涸，樹(shù)脂完全固化干燥。

此外，琥珀蝦還有可能已經(jīng)適應(yīng)淡水生活，由于池塘干涸造成蝦的暴露，從而導(dǎo)致被樹(shù)脂包裹。經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年的地質(zhì)作用，我們終于在一片琥珀中發(fā)現(xiàn)了它們。琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)支持了之前對(duì)墨西哥琥珀沉積環(huán)境的解釋?zhuān)催@是一個(gè)受潮汐、河流和小溪影響的沿海洪泛平原，形成了由咸水、淡水和陸生節(jié)肢動(dòng)物組成的混合生物群落。

圖6. 蝦琥珀場(chǎng)景復(fù)原圖

琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)是人類(lèi)首次在琥珀中找到真蝦，豐富了琥珀內(nèi)含物的維度，彌補(bǔ)了琥珀中有蟹無(wú)蝦的空白，說(shuō)明早期真蝦的物種多樣性和分布范圍也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們目前的認(rèn)知。同時(shí)該枚琥珀蝦也是世界上發(fā)現(xiàn)的最古老的頭胸甲上具有鰓甲溝和鰓甲刺的真蝦，對(duì)真蝦類(lèi)物種的適應(yīng)性演化具有重要研究?jī)r(jià)值，并為水生生物從海洋環(huán)境向淡水環(huán)境過(guò)渡提供了珍貴的線索。