恐龙食谱藏秘密

蒋志海制图

　　最近，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴妍、尤海鲁和李小强合作发现的一份距今1亿多年前的马鬃龙“食谱”，引起了很多人的关注。有意思的是，这只恐龙所吃的和人类的主食水稻、小麦、玉米，同属禾本科的植物。恐龙的食物种类本来就是化石研究的难点，那么，这份食谱背后透露出哪些重要讯息？

　　植硅体锁定植物类型

　　想要知道古动物到底吃什么，除了从保存极少的粪化石推测外，常见的方法就是从它们的牙齿化石中寻找答案。

　　比如说，古生物学家会观察牙齿的大小、排列等形态特征，通过一些微小划痕或者缺口，分析牙齿磨损情况，从而得到古动物的饮食直接信息。

　　可这些方法有着相同的局限，科学家依靠它们得到的信息相对比较粗糙。除了判断肉食还是植食，一些进食方式，对植食性的物种而言，很难具体到某一科，甚至是某一属、某一种植物。

　　不过，这一次，中国的科学家居然知道了马鬃龙的食谱里有禾本科植物，难怪大家好奇得不得了。这些科学家到底用了什么方法来锁定植物类型？

　　法宝就是植硅体。“植硅体是微体植物‘家族’的重要成员。有些高等植物从地下水中吸取了可溶性二氧化硅，它们会沉淀于植物细胞内或者细胞外部位置，从而形成含水非晶态的二氧化硅颗粒。”中科院古脊椎所副研究员吴妍解释。

　　在大自然中，植硅体分布很广，因为它会通过各种方式从其有机体中释放出来，比如在植物死亡和腐烂以后，向土壤剖面或者沉积物中释放出硅质体，也可以通过动物的粪便或者大火进入到环境中。从高山到平原，从湖泊到海洋，从森林到草原，凡有植被的地方就有植硅体的存在。

　　“而它最重要的特征是，不同的植物会产生不同的植硅体形态组合和独特的个体形态。所以，科学家可以根据植硅体的形态特征来区别不同的植物细胞或者组织类型，进而对植物种类进行鉴别。不仅如此，植硅体的性质也很稳定，耐腐蚀、耐高温，而且原地沉积，可以在一个地方保存很长时间。”吴妍表示。

　　正是由于植硅体强烈的指示性和易于保存，它从20世纪50年代起，就被科学家们应用到考古学和地质学的研究中。

　　古动物研究新应用

　　植硅体一直是吴妍的主要研究方向。过去两年里，她参与海南岛史前农业活动的研究，在考古遗址中发现了水稻植硅体，证明早在5600年前，稻作农业已经扩散至海南。她还在新石器时代的墓葬中，找到大量特殊形态的植硅体，确认它们是紫草科的叶子。

　　不过，把植硅体应用到古生物学，特别是恐龙身上，还是很少见的，这也是这项研究的独到之处。

　　虽然现在看来，植硅体用于植食性动物的食性判断有着独特的优势，但想要在那么久远的物种身上找到它们并不容易。

　　吴妍告诉《中国科学报》记者，研究团队试过很多恐龙牙齿化石，都没有成功，最后找到了马鬃龙，并且通过反复提取才拿到足够的植物表皮和植硅体残留物。

　　然后，科学家们对它们进行了分析和对比研究，确认含有短细胞对的表皮细胞和哑铃型结构的植硅体属于禾本科。经过推断，马鬃龙吃的很可能是一类已经灭绝的，与现今生活在巴西亚马逊热带雨林中的禾本科类柊叶竺类似的植物。

　　“这个发现其实带有偶然的因素。”之所以这么说，吴妍认为一部分原因是植硅体在植物界中的分布是不均匀的。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。同时，禾本类又是目前科学家研究得比较清楚的植硅体类型。

　　更有意思的是，研究团队在马鬃龙的牙齿里发现了更多分类位置尚不明确的植硅体类型，禾本类反而是少数。也许，这只马鬃龙只是偶然吃到了一口禾本科植物，却凑巧被1亿年后的人类发现了。

　　无论如何，吴妍相信，有了这次发现，证明植硅体这一微体化石指标在脊椎动物化石记录研究中，具有很大的潜力。

　　禾本科起源新证据

　　知道恐龙吃什么是一件有趣的事，但这不是科学家的最终目标。事实上，从一开始他们就有更复杂的设想。

　　从侏罗纪一直到白垩纪都有植食性恐龙的存在，但在不同的时代霸主位置曾发生变化。在白垩纪晚期，鸭嘴龙类取代了蜥脚类恐龙的地位，科学家也好奇这种转换背后的原因。

　　有一种推测是，跟它们所能得到的食物有关。因为在白垩纪早期，被子植物开始出现和兴起，并且迅速成为了主宰性种群，它们分化成很多类型，存在于地球上几乎所有已知的栖息地。而触发这一剧烈变化的原因，是植物和动物独特关系的发展。

　　马鬃龙是白垩纪早期发现的一种鸭嘴龙类恐龙，因此，科学家是有意从它的身上寻找被子植物的起源问题。

　　禾本科是单子叶被子植物中最重要的一类，人们所吃的水稻、小麦和玉米等都属于禾本科。而在马鬃龙牙齿里发现的并非一般的禾本科植物，它是禾本科最基干类群。

　　吴妍表示，在此之前，禾本科植物的起源一直存在争议。过去，最早的禾本科化石记录是在印度被发现的，那是距今7200万～6600万年的晚白垩纪。但现代分子生物学研究认为，这个时间应该介于早白垩世到新生代的古新世之间。

　　这只马鬃龙的食谱透露了，禾本科至少在距今1亿多年的早白垩世晚期就已经出现了。这给禾本科植物起源研究提供了非常重要的证据。