最先映入眼帘的是腹部:深色、鼓胀的椭圆,在石面上比四周丝线般的足显得厚重得多。翅膀色淡而纤薄。显微照片里的腹部仿佛被额外加印了一层,让人想知道,这片深色之中究竟藏着什么。
这只雌蚊的标本编号是 USNM 559050,保存在蒙大拿州 Kishenehn 组约 4600 万年前的 Coal Creek 段中。2013 年,Dale Greenwalt 及同事报告,在它体内发现了吸血留下的化学证据。[1] 要读懂这块化石,须从最初的视觉线索出发,沿着一系列对照逐步检验,再追问如此脆弱的证据如何保存至今。
一只分类身份尚待确定的蚊子
这里在始新世气候温暖湿润,浅水水域广布。2012 年,Ralph Harbach 与 Greenwalt 描述了出自当地页岩的两种蚊子:Culiseta kishenehn 和 Culiseta lemniscata。两者都属于压型化石,身体在沉积物中被压扁。它们的解剖特征与现生 Culiseta 属内的一些类群相似。[2]
同一沉积层中已有命名的物种,这只腹中带有血液痕迹的标本归属何处,仍须另行鉴定。2019 年的一项调查将 USNM 559050 单独列为 Culiseta? sp.,在属级归属上保留了问号。那两个已命名物种也列在表中,各有不同的标本编号。[3]
从科学表格转述为大众文章时,这个小小的问号也应保留下来。准确鉴定一只昆虫,与辨认其腹部的内容物,是两项独立的工作。前者仍可处于暂定阶段,后者则能获得有力的实验支持。一项发现即使引人瞩目,标本各方面的可辨识程度也仍有差别。
信号在哪些部位消失
元素分析发现,雌蚊腹部的铁含量约为其胸部或另一只雄蚊化石腹部的 8 倍。化石形成过程也可带入铁,因此研究者又用质谱法检测血红素衍生的卟啉。[1]
腹部的化学特征与血红蛋白参照样品相近,其他身体部位和周围岩石均未呈现这一特征。完整的血红素离子也未被检出,提示其已发生部分降解。[1]
每一组对照,都在检验这个引人入胜的解释能否经受另一种质疑。如果岩石本身也有同样的信号,蚊子这一餐的痕迹就更难与周围物质区分。如果雄蚊腹部和雌蚊胸部也与这处腹部一致,这块深色区域的特殊意义便会消失。正是这些阴性结果,帮助研究者说明这只标本的腹部为何值得关注。
血红素是血红蛋白中与携氧功能相关的含铁成分。古生物学家 Derek Briggs 在同期评论中解释,这一餐血液里的血红蛋白,其蛋白质部分应已随腐解流失。在较大的分子结构解体之后,更耐久的化学成分仍可留存。[4]
由此得到的结论,指向的是化学残留。即使血液早已失去新鲜状态、液态形态,微观面貌也发生改变,这一结论依然成立。区分这两个层次,发现也就更有意味:最初的物质纵然大多消失,过去仍能留下可供辨认的痕迹。
湖泊如何保住完整的腹部
化学痕迹要进入岩石,也需要一段保存过程。腹部鼓胀的蚊子经不起多少扰动,一个合理的埋藏解释,必须说明它如何躲过撕裂、保住身体。
Greenwalt 及同事在 2015 年研究了当地更广泛的昆虫化石组合及其沉积物。小型水生昆虫、幼体和水蚤休眠卵鞘,共同指向浅水淡水湖的近岸环境。超过 90% 的昆虫保存完整。化石位于纹层状页岩中的微生物席层内;作者推测这些微生物席由蓝细菌形成,并指出它们与其他地点以硅藻为主的沉积物有所区别。[5]
这些微生物席能够包裹纤弱的虫体,为保存过程提供了解释。研究同时考察了水面和沉积物表面发生的相互作用,因此保留了多种保存过程的解释空间。[5] 这些过程是依据沉积层证据作出的重建,与亲眼目睹这只蚊子的经历仍有距离。它怎样落入水中、下沉、最终埋藏,现有证据还无法逐幕还原。
同一研究也记录到,化石组合明显偏向体型很小的昆虫。[5] 保存再精细,呈现的仍是古湖泊经过筛选的一部分。这只蚊子能为一次取食事件留下格外丰富的信息,至于此类事件有多大机会进入化石记录,它所能说明的就很有限。使它的痕迹留存至今的条件,也参与决定了哪些相邻生物最终消失无踪。
旧藏品带来的新问题
这批藏品的历史始于 20 世纪 80 年代初弗拉特黑德河沿岸的化石采集。Briggs 记述,Kurt Constenius 与家人收集了一批化石,后来大部分捐给了史密森尼学会。采集者离开露头很久以后,对这些化石的研究仍在继续。[4]
这段间隔有着不易察觉的深远影响。藏品可以先把研究的机会保存下来,等待日后有人找到用得上它的实验。正因为实物一直保存着,那片深色腹部才得以被注意、被重新审视,并与其他部位比较。
这些血液证据尚不足以确定被叮咬动物的物种,研究也未报告提取到 DNA。[1] 即使这些问题仍待解答,眼前依然有许多值得细看的地方。再回到照片:翅膀、足,还有腹部那片集中的深色。初看只是一只熟悉的昆虫,腹部饱胀得异乎寻常;细究之下,少量留存的化学痕迹,将一场早已消逝的相遇带到了今天。
资料来源
- Dale E. Greenwalt 及同事,“Hemoglobin-derived porphyrins preserved in a Middle Eocene blood-engorged mosquito.” PNAS 110(2013),18496–18500 — 标本 USNM 559050、分析中的对照、降解程度的判断限度,以及图 1 中的照片。
- Ralph E. Harbach 与 Dale Greenwalt,“Two Eocene species of Culiseta (Diptera: Culicidae) from the Kishenehn Formation in Montana.” Zootaxa 3530(2012),25–34 — 出版方提供的摘要及首页,描述已命名物种与地质背景。
- “Kishenehn Formation Diptera: Tables.” Palaeontologia Electronica(2019),表 2 — 已命名的 Culiseta 物种与暂定归属的标本 USNM 559050 分列于不同条目。
- Derek E. G. Briggs,“A mosquito’s last supper reminds us not to underestimate the fossil record.” PNAS 110(2013),18353–18354 — 化学成分的保存与 Constenius 家族藏品的历史。
- Dale E. Greenwalt 及同事,“Taphonomy of the fossil insects of the middle Eocene Kishenehn Formation.” Acta Palaeontologica Polonica 60(2015),931–947 — 湖泊环境、微生物席、保存过程与体型偏向。