琥珀“動物園”又新增一名成員：一條來自9900萬年前、前所未知的新物種——緬甸曉蛇。這也是人類首次在琥珀中發現蛇類標本。
▲緬甸蛇類復原圖（繪圖/劉毅）
明明剛出生沒多久，卻被迫以這種方式“拍下”了第一張“新生兒照片”。寶寶心裡委屈，但是寶寶確實也說不能再說出口了。
在這件長度4釐米的橙黃色琥珀標本中，清晰可見9900萬年前這條“心裡很委屈的”破殼不久的新生小蛇身影。這是人類首次在琥珀中發現蛇類，也是首次在化石記錄中發現新生蛇。
▲緬甸曉蛇和對應的CT重建（攝影/白明）
7月19日，來自中國、加拿大、美國和澳大利亞的科學家團隊首次在琥珀中發現蛇類標本，並揭示了一個前所未知的物種——緬甸曉蛇（Xiaophis myanmarensis）。
該研究由中國地質大學（北京）的邢立達副教授、加拿大艾伯塔大學的邁克爾·考德威爾教授（Michael W. Caldwell）、中國科學院動物研究所研究人員兼石探記創始人陳睿博士等學者共同研究。研究論文發表於國際頂級雜誌《科學》（Science）旗下子刊《科學進展》（Science Advances）上。
▲中國地質大學邢立達副教授介紹首次在琥珀中發現的蛇類標本
▲邢立達介紹，蛇類琥珀中的雜質指示了古代森林系統有著廣泛的生態多樣性
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極為稀有的蛇類化石
此次被研究的標本來自著名的琥珀產區——緬甸北部克欽邦胡岡谷地，這裡產出的琥珀距今約0.99億年，胡岡谷地發現的脊椎動物琥珀為科學家提供了一個瞭解三維保存恐龍時代古生物的絕佳機會，從2016年至今，邢立達團隊發現了世界上首例琥珀中的各種古鳥類、恐龍、介形類和蛙類琥珀，大部分樣本都是從這裡發現的。而此次新發現的蛇類化石指示了該地區有著更廣泛的生態多樣性，對晚中生代蛇類的全球分佈性也有重要研究價值。
與其它脊椎動物化石相比，蛇化石是極為稀有的，這可能是因為大多數蛇類骨骼的質地都不是很堅硬，能形成化石並保存下來非常不易。
新發現的蛇類琥珀化石標本共有兩件，這件“曉蛇”標本的單一椎骨非常小，軀幹椎體長約0.5毫米，尾椎長約0.35毫米。參照同時代的蛇類，如果標本完整，琥珀蛇的長度大約為9.5釐米。
▲緬甸曉蛇復原圖（繪圖/劉毅）
顯微CT為這些蛇類提供了詳細的、立體的三維解剖結構。論文合著者之一，中國科學院動物所副研究員白明對記者表示，這批標本中最重要的一件已經有些許腐爛，已經暴露出骨骼，這種情況反而對顯微CT等無損設備的成像十分有利，通過對CT數據的重建、分割和融合，學者們最終無損得到了所有骨骼的高清3D形態。
▲緬甸曉蛇的CT重建
“琥珀蛇保存了長4.75釐米的連續的顱後骨骼，包括了約97枚椎骨、肋骨和部分皮膚。這97枚椎骨中的前87節加上肋骨構成了軀幹，剩餘10節構成尾部。”邢立達說，“我們此次發表的標本很特別，首先，這是首次在琥珀中發現過蛇類，它的骨骼特徵很特別，是一個全新的物種；其次，這是首次發現的新生蛇，讓我們可以瞭解古蛇的發育；第三，新發現表明古代蛇類曾在海洋邊緣的森林中生活，也指示了該地區有著更廣泛的生態多樣性；最後，新發現對晚中生代蛇類的演化與全球分佈性有著重要研究價值。”
根據其骨學特徵，學者將這件標本命名為緬甸曉蛇（Xiaophis myanmarensis）。屬名Xiaophis中的“Xiao”源自中文“曉”，向發現該枚琥珀的石探記聯合創始人、琥珀專家賈曉女士致敬，ophis為希臘語中的蛇；種名“myanmarensis”表明化石發現於緬甸。陳睿博士告訴記者：“曉，這個字有著多層含義，不僅是收藏家的名字，也有破曉之意，暗示了這條蛇的原始，此外，也與小字同音，暗示著極小的標本。”
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如何確認“此蛇”非“彼蛇”
從骨學角度，此次發現的標本根據如下特徵可以被定義為蛇類：明確可見的腹下椎骨（前洩殖腔椎骨）有87節，推測總共有160節，超過除了蚓蜥類（amphisbaenians）和雙足蜥類（dibamids）之外的所有細長的有鱗類動物，如帝王蛇蜥（Pseudopus apodus）有55節的腹下椎骨。標本的脊椎骨還有著特化的椎弧凹（zygantra）與椎弧凸（zygosphenes），這是蛇類的重要特徵，這二個結構互相鑲嵌著形成球狀窩，使得蛇的每一節脊椎骨都能牢牢的相扣，並且又能轉動靈活。
緬甸“曉蛇”的解剖學結構顯示了其作為現生蛇胚胎-新生蛇的特徵。這些特徵與東南亞地區紅尾管蛇（Cylindrophis ruffus）的新生蛇，或水遊蛇（Natrix natrix）的胚胎（頭長5毫米）和新生蛇（頭長8毫米）相似，比如椎孔至少比椎體大兩倍，椎弓突和椎弓突關節無或弱骨化。重要的是，緬甸“曉蛇”還保存了骨骼個體發生的重要細節，例如椎弓突-椎弓凹關節開始沿神經弓板形成。
除了骨骼，緬甸“曉蛇”還保存下來的帶鱗的皮膚，這些鱗片具菱形且很薄。我們知道，較大且呈矩形的腹鱗是大部分現代蛇的主要特徵，可惜標本並沒有保存下來。
學者發現的另一件蛇類標本是琥珀中的蛇皮，這件標本代表了一隻大型蛇類的蛻皮，鱗片呈菱形或圓菱形，鱗片間的表皮上有深線。一些區域能看到顏色的變化，但很可能不是原來的色彩，此外還能觀察到圓形或環狀的花紋。這張蛇皮的“主人”體長可能在60~70釐米，算得上是當時緬甸琥珀森林的大型掠食者。
▲琥珀中的蛇皮（攝影/Ryan C. McKellar）
“我們中國地質大學（北京）和石探記科學團隊在2016年初陸續發現了這些蛇類琥珀，然後耗費了近一年的時間來重建骨骼的三維結構。” 邢立達介紹，“研究表明，此次發表的標本是區別於以往所有蛇類的新物種，也是首次在琥珀中發現的新生蛇，這些標本表明古代蛇類曾在海洋邊緣的森林中生活。
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給蛇“尋宗問祖”不容易
蛇的祖先可以追溯到侏羅紀中期，比如1.67億年前的安氏黎明蛇（Eophis underwoodi），但它們的化石比較破碎，提供的信息不多，至於蛇的祖先到底屬於哪一類，科學家還有爭論，正如邢立達所言，蛇的演化很複雜。到了晚白堊世早期（約1億至9500萬年），蛇類已經有了全球性分佈，南歐、非洲、北美、中東和南美都曾發現了蛇類化石，而且所有的標本都是發育成熟的蛇類，它們大多數失去了前肢，但有的還保留著小小、沒有多大作用的後肢。
“緬甸曉蛇可以說是現在蛇類的祖先之一，”論文作者之一，美國中西大學蘭德爾·尼達姆教授（Randall L. Nydam）說道，“緬甸曉蛇的顱後骨骼顯示與其他白堊紀岡瓦納蛇類極高的相似性，如阿根廷發現的、距今9000萬年的狡蛇（Najash）和恐蛇（Dinilysia）。將緬甸曉蛇加入到早期蛇的系統發生分析中後發現，緬甸曉蛇位於岡瓦納基幹類群中，如狡蛇（Najash）、恐蛇（Dinilysia）和古裂口蛇（Sanajeh）及現代蛇（冠群）之間。”
此次發現的兩枚琥珀都富含昆蟲、昆蟲糞便和植物殘留物，這些琥珀內含物提供了獨特的森林生態系統記錄。緬甸琥珀中保存的一些植物和無脊椎動物都表明，這是一個包含有淡水棲息地的、潮溼溫暖的熱帶雨林生態系統。海生介形類的存在則表明，部分琥珀森林亦瀕臨海岸線，緬甸“曉蛇”是首次在中生代森林環境中發現的蛇類，表明早期蛇類的生態多樣性比以前的人為地更為多樣。
從古地理角度，緬甸蛇類生存於南岡瓦納的島弧系統中，後成為勞亞大陸東緣的一部分。這些蛇琥珀位於勞亞大陸東部，是中生代蛇類記錄的重要的新基準點，其明確表明蛇類在至少1億年前就已經完成了在各緯度的分佈。邁克爾·考德威爾教授假設道：“緬甸曉蛇可能從水生蛇類演化而來，後來遷徙到了外來地塊的島嶼陸生環境中；特提斯海里廣泛分佈著多種森諾曼階海生蛇，南美最近也發現森諾曼階的海生蛇，這都表明在陸生和水生環境中的蛇類多樣性出乎我們的意料。”
▲邢立達（左起），邁克爾·考德威爾，蘭德爾·尼達姆和白明在中科院動物所
緬甸“曉蛇”等蛇類琥珀的發現，其個體發生學特徵在蛇類化石中可以說是史無前例，這些琥珀為自然界最成功和最具代表性的動物群之一提供了絕佳的演化線索。
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蛇珀的發現：激動人心的“一波三折”
▲發現者賈曉女士和緬甸曉蛇琥珀
目前科學家研究的絕大多數琥珀都是從公開的琥珀市場購得。
當問及緬甸曉蛇的來歷時，琥珀的發現者賈曉興致勃勃地回憶道：“2016年初，我在開一批琥珀的原石，其中一塊黑乎乎的料毫不起眼，我磨開了部分表皮之後，其中有一段動物包裹體和一些碳化的植物碎屑，是不是巨大的蜈蚣？我當時心裡還蠻開心的，但在放大鏡下仔細觀察之後，我發現這些‘蜈蚣腿’其實是在動物體內，很可能是一隻殘破的小蜥蜴的肋骨而已，但它的身體有些長。因為蜥蜴琥珀我已經有幾塊了，而且此枚琥珀的珀體並不好看，所以我沒有繼續研磨而是將其收了起來。”
不久之後，賈曉看到了邢立達發表發現了古鳥類琥珀論文的新聞，她尤其注意到其中一件琥珀曾經與她陰差陽錯地擦肩而過，對於她這個蟲珀發燒友來說心裡很不是滋味。
“我丈夫為了安慰我，拉著全家到出去旅遊散心，在香港轉機時，我路過一個小畫廊，其中一幅眼鏡蛇骨架的畫作非常精美，我多看了幾眼，突然一個念頭閃現，這幅畫裡面的蛇骨和我此前那塊琥珀裡的實在太像了！當我意識到被束之高閣的‘蜥蜴’有可能是一條蛇的時候，我抑制不住內心的狂喜，提前改簽回到昆明。” 賈曉說，“到今日我都清楚記得，當那條“蜥蜴”被磨去了全部了表皮，重新躺在我顯微鏡下面的時候，我心都要跳出來了，是的，它沒有腳，尾巴殘留的皮膚也不同於蜥蜴。”
賈曉越看越詫異，馬上聯繫了石探記團隊的陳睿博士。陳睿興奮地反覆詢問標本的特徵，讓賈曉拍了幾十張微距照片給他，後來陳睿聯繫上了研究古脊椎動物的邢立達。
“當我帶著標本給邢博士看時，他激動壞了，拉著我的手說，這可是超級幸運的一天，他此前只在琥珀中找到過蛇皮，但現在終於找到了蛇骨骼！”
出品：科普中央廚房
監製：北京科技報 | 科學加客戶端
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