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15歲高中生“解鎖”恐龍時代新物種
2019-12-30 08:29:01 來源: 新京報
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  15歲高中生“解鎖”恐龍時代新物種

  在琥珀中發現了一種恐龍時代的昆蟲新物種——齒胸波眼甲,來自距今約9900萬年前的緬甸

今年10月,宋丞峻跟隨導師在野外考察。受訪者供圖

  12月23日,中關村圖書大廈石探記博物科學館,展出琥珀內發現的新物種——齒胸波眼甲。新京報記者 陶冉 攝

  協助導師打磨了許許多多琥珀後,去年初的一天,當時年僅14歲的宋丞峻發覺,有一塊琥珀有些特別。經過一年多研究,今年12月21日,中國科學家團隊宣布在琥珀中發現了一種恐龍時代的昆蟲新物種——齒胸波眼甲(Notocupes denticollis)。

  這是一種極其原始且稀有的甲蟲,來自距今約9900萬年前的緬甸。據專家介紹,全世界現存的眼甲僅有6種,此次發現為現今眼甲科的分類、了解甲蟲的演化過程和進化方向提供了新證據。

  該研究由北京林業大學本科生姜卓寅、李英鴿,史宏亮博士,北京探月學院高中生宋丞峻,中國科學院動物研究所研究人員兼石探記博物科學館發起人劉曄、陳睿博士,以及中國世紀琥珀博物館館長孔繁利共同開展,論文發表于國際學術期刊《白堊紀研究》上。

  發現近億年前的甲蟲“祖先”

  這次發現,源于宋丞峻的一次“執著”。

  宋丞峻的指導老師之一劉曄介紹,宋丞峻初一時就跟隨石探記科學家團隊學習動植物知識。隨著知識儲備和實踐能力的提升,他開始在老師的帶領下,參與野外科學考察活動及部分課題研究工作。

  此前,劉曄去緬甸科考時收集到數千枚琥珀標本,但原礦石很粗糙、看不清內部,宋丞峻就擔任起了小助手,幫助老師打磨琥珀。

  “去年初的一天,小宋拿著一塊琥珀來找我們,説打磨後看到一個蟲子感覺挺奇怪。當時蟲子的位置仍然比較深,不是特別清楚。我一開始也沒細看,出于經驗以為就是常見的普通蟲子。”劉曄回憶,聽到老師的反饋後,宋丞峻並未放棄,又把琥珀帶回去繼續打磨,到蟲子與琥珀邊緣較貼近時再拿來一看,“是個好東西”。

  經過科研人員探討、查閱資料比對,最終鑒定,這只蟲子是原始甲蟲眼甲中的一個新物種。又通過檢測琥珀所處年代,確定了這是生活在近一億年前、白堊紀時期的甲蟲“祖先”。

  在隨後的研究成果發表過程中,論文主框架和學術寫作由團隊老師完成,宋丞峻也參與其中,承擔了手繪圖復原圖、物種特徵描述等工作。

  “如果不是這孩子的堅持,就不會有這個重大發現。”劉曄説。

  另一位導師陳睿表示,由于前期大量的科學訓練,宋丞峻對辨別昆蟲種類已有一定積累,才能“慧眼識珠”。

  標本保存完好 為甲蟲演化提供了重要證據

  齒胸波眼甲的胸部有一排鋸齒狀結構,因此得名“齒胸”,波眼甲則是指眼甲科中的波眼甲屬。劉曄介紹,眼甲是一種特別古老的甲蟲,最早出現在三疊紀。截至目前,整個甲蟲類記錄有幾十萬種,而現存的眼甲僅有6種,“所以它極其珍貴”。

  這件標本除了保存完好、通透度高,還有一個額外優勢——在顯微鏡下可以清晰看到,蟲體鞘翅末端有蟲子瀕死時擠壓出的雄性外生殖器。

  團隊研究發現,該新物種的雄性外生殖器與現生眼甲科小眼甲屬(Omma)的相似,但和另一個現生的屬四瘤長扁甲屬(Tetraphalerus)的雄性外生殖器有很大不同,這些為新物種的鑒定和親緣關係解讀起到了作用。

  波眼甲的翅膀也非常特殊。“一般甲蟲翅膀都是又硬又光滑,像個裝甲殼一樣,但波眼甲的翅膀是網格狀的,像蜻蜓的翅膀。”劉曄説,此前科學家研究認為,這是由其他有翅脈昆蟲進化而來的一個遺留結構,這次發現的物種,正好保留了由原始翅脈昆蟲進化到甲蟲中間的一個過渡形態。

  “而被包裹在琥珀也就是樹脂裏,説明它比較喜歡在樹上活動,而且有一些腐爛木頭是在原始森林裏,這就很好地反映了它的生活習性,並能推測出當時它所處的生態環境。”劉曄進一步解釋。

  此外,通過和現存的眼甲形態進行比對,研究團隊發現,這種眼甲的翅脈結構沒有太大變化,但形態上更小,形狀上更寬。因此,人們可以根據這個過渡形態了解甲蟲的進化方向。此次研究為人類了解甲蟲的演化過程,提供了重要的新證據。

  陳睿告訴記者,目前全世界已經滅絕的生物大多數都還未被發現,隨著越來越多古生物的發現,會給地球上的生命演化提供很多重要的證據,“甚至會顛覆人類對整個生物演化過程的認知”。

  “讓越來越多的孩子參與科研”

  這枚琥珀如今存放在北京中關村圖書大廈四樓的石探記博物科學館中,作為常設展品對公眾免費展出。

  記者探訪發現,這個開在書店裏的小型博物館中,陳列著全世界首次發現的蝦類琥珀、包裹著恐龍羽毛的琥珀等珍貴科研標本,展示“地球五億多年的生命變遷”。

  這一空間的籌建者正是此次新物種發現的幕後力量——成立于2015年的石探記科學家團隊,由中國科學院、北京大學、南開大學、中國農業大學、北京林業大學等高校和科研院所的幾十位科研人員組成。

  工作人員介紹,團隊日常會面向5-15歲的青少年,根據不同年齡和學習能力開展一係列科學課程和科普活動,包括每周至少一次的室內課程,和昆蟲飼養觀察記錄、化石修復等各類科學小實驗、DIY活動,此外還有野外夏令營和短期遊學等。

  這間博物館今年11月開放,除了琥珀化石展區外,還有一片活體動物展示區,展示的都是導師飼養的具有代表性的常見物種,包括昆蟲類、兩棲動物和爬行動物。團隊會搭建一些便于觀察的小裝置,比如用透明的盒子和沙子搭建人造蟻窩,讓孩子們觀察螞蟻怎麼在其中挖洞、分工合作。

  談到成立石探記的初衷,劉曄表示,一個合格的科研工作者從培養基礎知識到思維模式需要很長時間,除非有特別大的興趣和努力,否則很難成才,“所以我們希望從孩子開始培養,從形成興趣和思維模式到係統學習,最終擁有獨立科研能力。”

  此次新物種的發現和研究由高中生、大學生和專業科研人員共同完成,讓陳睿覺得“非常難得”,“很多孩子都有一個成為科學家的夢想,我們也希望通過這個契機,讓越來越多的孩子參與到科學研究中”。

  ■ 講述

  “未來科學家”養成記

  在此次新物種發現中扮演重要角色的宋丞峻,今年15歲,剛上高一。他的母親許女士告訴記者,宋丞峻幼年起就表現出對昆蟲特有的興趣,小時候最愛去的地方就是花園、草叢甚至樹叢,希望長大成為昆蟲學家。

  平時,宋丞峻也喜歡看昆蟲相關的書籍,或通過網上公開課等資源學習。節假日,一家人經常會走進大自然觀察昆蟲。冬天的北京蟲跡罕至,家長就帶著宋丞峻去科技館聽《中科大講堂》的自然科普類公益講座、看看Discovery或BBC出品的紀錄片。“正是因為在科技館的講座上結識了劉曄老師,小宋才有了跟著專業的老師們學習的機會。”許女士説。

  宋丞峻目前就讀的探月學院是一所創新高中,除了常規學科學習,也有跨學科的項目制學習。許女士介紹,由于在昆蟲學方面的知識積累,本學期的項目制學習,宋丞峻選了和減少塑料垃圾相關的主題,研究方向聚焦在“如何利用昆蟲體內特殊菌群做塑料垃圾處理”的相關問題上,目前正在探討中。

  “這次能有這樣的研究成果發布,小宋作為琥珀的發現者是幸運的。同時他覺得無論在專業知識方面、還是項目研究上都需要繼續學習,我們也希望孩子能跟著老師踏實學好基礎知識。”許女士告訴記者,宋丞峻希望未來能從事昆蟲研究相關工作。(記者 周依)

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【糾錯】 責任編輯: 王萌萌
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