这个打破常识的发现因何而来

【向科学家提问】

光明日报记者 崔兴毅 光明日报通讯员 时静怡

长久以来，古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物（裸子或被子植物），最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。然而，中国科学院南京地质古生物研究所科研团队在新疆准噶尔盆地中泥盆统呼吉尔斯特组（距今约3.85亿年）的煤层中，发现了迄今已知最古老的琥珀化石。这一成果将琥珀的首发记录大幅推前了6500万年，证实早在种子植物起源与辐射之前，某些中泥盆世原始的维管植物可能已经具备合成复杂萜类树脂的能力。

这个打破常识的发现是如何在一块块毫不起眼的黑色煤块中被掘出的？面对超微量样品与数亿年热演化的干扰，团队如何破解身份密码？在没有节肢动物大规模啃食的泥盆纪，远古植物为何要分泌树脂？围绕这些问题，记者与中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博、博士后罗慈航对话，还原这场打破既有认知的科学探索过程。

微观手工挑样淘出最古老琥珀

在传统的古生物学认知中，琥珀往往被想象为裹挟着远古昆虫、晶莹剔透的大块宝石。而在没有种子植物的泥盆纪地层里寻找琥珀，过去一直被视为“违背常识”的设想。当10公斤漆黑的煤样摆在实验室台面上，面对直径仅有零点几毫米、极度稀疏分布的微粒，科研团队究竟是如何打破思维定式，并完成这场极其枯燥的微观“淘金”的？

记者：人们都觉得，没有种子植物的泥盆纪不可能存在琥珀。团队深入呼吉尔斯特组采煤，究竟是一次有计划的针对性探索，还是一场“意外的收获”？

王博：这其实是一场计划之外的尝试。我们最初去新疆主要是为了采集古植物的叶片和根茎化石，没有专门立项去寻找最古老的琥珀。不过，此前文献曾零星提及古老地层中可能存在类似树脂体的化合物，但一直缺乏确凿的化石验证。抱着试一试的心态，我们进行了这次研究。可以说，寻找它是偶然萌生的想法，但后续的系统攻关则是完全有意识推进的成果。

记者：公众印象中的琥珀是裹挟昆虫的大块宝石，而本次发现的琥珀粒径普遍仅0.1~0.5毫米。面对极其复杂的漆黑煤基质，团队是如何避免破坏样品并将其精准提取出来的？

罗慈航：微小琥珀在煤层中的分布极不均匀。如果采用传统的重液分离或强酸强碱泡样法，极易将稀疏分布的微粒破坏或当成杂质漏掉。打破僵局的关键是紫外荧光技术。我们利用琥珀在365纳米紫外光下会发出强蓝色荧光的特性，对煤样进行快速扫描，锁定存在蓝色荧光的异常区域，大幅缩小了搜索范围。

王博：锁定区域后，由于颗粒比米粒还要小得多，任何自动化设备都无能为力，我们只能采用“最笨”的方法：在显微镜下用精细探针和镊子一粒粒手工挑取。这个过程极其考验耐心，每天工作10个小时往往只能挑出一块小于1毫米的样品。整整两年时间，团队克服深深的枯燥感，最终挑出了200多块微小琥珀颗粒，这才为后续的硬核鉴定奠定了样品基础。

复杂树脂合成能力早于种子植物起源

仅凭显微外观与微弱的蓝色荧光，尚不足以确证琥珀的真实身份，因为经历了数亿年高温高压热演化的煤系地层背景极其复杂。面对极其微量且高度热成熟的化石样品，研究团队不仅需要在分子层面开具无懈可击的“化学诊断书”，更必须直面化学特征与已知植物演化规律之间的深刻悖论——在没有松柏类植物的泥盆纪，为何能测出松柏树脂的典型化学成分？

记者：煤系地层经历了数亿年高温高压的热演化，有机质背景极其复杂。学术界最初是否怀疑过这些微粒是后世有机物污染？团队如何搭建不可辩驳的化学证据链？

罗慈航：针对距今3.85亿年且超微量的化石，单靠显微形态和蓝色荧光确实不足以排除干扰。为了排除地质污染与复杂背景噪声，我们搭建了“显微观察—红外光谱—有机地球化学”的闭环证据链。

首先，使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱，对样品进行256次扫描。谱图清晰呈现出强烈的脂肪族碳氢键与羰基等树脂特征吸收峰。其次，采用三重四极杆气相色谱—质谱联用，以高选择性从背景噪声中提取关键信号，检测到多种倍半萜和二萜类化合物，其化学组成与针叶植物型树脂具有可比性；同时未检测到双卡达烷和三萜类等相关成分，因此可以排除被子植物来源。两项分析交相呼应，彻底证实了这些微粒就是货真价实的琥珀。

记者：分析显示这些琥珀的谱型更接近裸子植物（如松柏科），但中泥盆世时种子植物尚未演化出来。这种“化学特征与演化阶段的错位”该如何解释？

罗慈航：化学特征相似并不等同于亲缘关系相近。在中泥盆世，包括裸子植物在内的种子植物均未登场，合成树脂的“工厂”绝不可能是它们。结合呼吉尔斯特植物群的化石记录，最合理的候选母体是前裸子植物与树状石松类。这说明某些早期的原始维管植物可能已经演化或征用了能够合成复杂萜类物质的生物合成途径，能够合成复杂的萜类化合物。这证明植物合成复杂树脂的生化能力，比种子植物的起源要古老得多。

重新审视早期树脂产生的生态驱动力

呼吉尔斯特琥珀的确证，不仅大幅刷新了植物合成树脂的历史，更倒逼学术界重新审视树脂演化的深刻生态驱动力。在节肢动物取食压力尚未大规模显现的泥盆纪，远古植物究竟因何而分泌树脂？而这套融合了微观挑样与分子检测的“标准化技术包”，又将如何改变未来的古生物学研究范式？

记者：传统理论认为植物分泌树脂主要是为了抵御昆虫啃咬。这项研究为何颠覆性地提出泥盆纪树脂是为了“修补伤口”而非“对抗昆虫”？

罗慈航：这源于化石证据在时间线上的深刻“错位”。化石记录显示，节肢动物对根、叶、木材和种子的广泛利用，以及明确的蛀食证据，主要从石炭纪开始变得常见，泥盆纪此类证据极度罕见，不足以倒逼植物演化出复杂的树脂防御体系。相反，中晚泥盆世陆地植物体型显著增大，森林火灾频繁发生，且寄生真菌普遍存在。因此我们推测，树脂演化初期的核心驱动力，是植物用于应对野火烧伤与物理创伤的“液体创可贴”，以及抵御真菌入侵的生物屏障。

记者：也有学者通过岩石中的分子化石寻找间接证据。相较之下，直接寻找微小琥珀实体对古生物学研究范式具有怎样的启示？

王博：岩石中的分子化石属于间接证据，很多其他植物分泌物在地质作用下也会产生类似分子，说服力相对偏弱。古生物学本质上是基于第一手发现的科学，唯有直接找到化石实体，才能真正打破教科书式的思维定式。这项研究彻底改写了过去的“尺寸偏见”，证明古老煤层中可能保存着被忽视的微观记录。我们建立的标准化技术包，将指导全球学者重新扫描那些过去被忽视的古老地层。

记者：从3.85亿年前的最古老琥珀，到3.2亿年前的第二古老琥珀，中间存在长达6500万年的断层。未来借助新技术，古生物研究还将迎来哪些突破？

王博：在3.85亿年前更古老的地层，以及这6500万年的漫长断层里，必然潜藏着更多未被发现的琥珀。未来，随着同步辐射、原位微区分析以及人工智能谱图大数据解读等新技术的深度融合，微观化石的解读效率和精度将迎来质的飞跃。但无论技术如何演进，野外敲开岩石、显微镜下的求知欲与第一手实物发现，永远是古生物学推开新大门的灵魂。

《光明日报》（2026年10月15日 16版）