中新網(wǎng)北京5月31日電 (記者 孫自法)恐龍蛋中常見(jiàn)、現(xiàn)代鳥(niǎo)蛋中非常罕見(jiàn)的次生殼單元如何形成？它是生物成因還是非生物成因？這些問(wèn)題在學(xué)界一直存有爭(zhēng)議，也備受關(guān)注。

　　由中國(guó)學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)最新完成的一項(xiàng)恐龍蛋國(guó)際合作研究，揭示出恐龍蛋次生殼單元應(yīng)當(dāng)為生物成因的結(jié)構(gòu)，并對(duì)生物成礦機(jī)制及其功能、生長(zhǎng)方式和演化模式進(jìn)行討論。

　　這項(xiàng)古生物領(lǐng)域重要研究，由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所高級(jí)工程師張蜀康領(lǐng)銜并聯(lián)合該所博士后、韓國(guó)首爾大學(xué)研究教授崔勝(Seung Choi)與浙江自然博物院、荷蘭烏特勒支大學(xué)、西班牙巴塞羅那自治大學(xué)等科研人員，綜合運(yùn)用電子背散射衍射、偏光顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡等先進(jìn)技術(shù)手段共同完成，成果論文北京時(shí)間5月31日凌晨在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》上線發(fā)表。

　　爭(zhēng)議由來(lái)

　　論文第一作者和通訊作者張蜀康介紹說(shuō)，主龍類恐龍和龜類的蛋殼鈣質(zhì)層由殼單元組成，其中從殼膜上生長(zhǎng)出來(lái)的稱為初生殼單元，從鈣質(zhì)層內(nèi)部生長(zhǎng)出來(lái)的稱為次生殼單元。

　　盡管在現(xiàn)代鳥(niǎo)蛋中非常罕見(jiàn)，次生殼單元在恐龍蛋中卻是一個(gè)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，但由于對(duì)這種結(jié)構(gòu)缺乏深入研究，學(xué)界對(duì)它是生物成因還是非生物成因仍有爭(zhēng)議。

　　產(chǎn)自中國(guó)的多種恐龍蛋殼都具有次生殼單元，中國(guó)學(xué)者普遍認(rèn)為它是生物成因，并且可以作為恐龍蛋的分類特征使用；歐洲學(xué)者基于對(duì)產(chǎn)自當(dāng)?shù)氐尿崮_類恐龍蛋殼的研究，則認(rèn)為次生殼單元是非生物成因。

　　生物成因

　　這次對(duì)恐龍蛋的大部分主要類群，并利用現(xiàn)生鳥(niǎo)蛋、龜?shù)昂枉{魚(yú)蛋作為對(duì)比材料進(jìn)行研究，電子背散射衍射分析結(jié)果顯示，恐龍蛋大部分次生殼單元的c軸都圍繞生長(zhǎng)核心呈放射狀排列，且平行于蛋殼生長(zhǎng)方向延伸，只有少數(shù)靠近氣孔道的次生殼單元，其c軸向氣孔道方向延伸。同時(shí)，這些次生殼單元在晶界圖上具有帶紋理的灰色背景，并且顯示出較高的晶界角均值(KAM值)。

　　張蜀康稱，恐龍蛋次生殼單元的上述結(jié)晶學(xué)特征與其初生殼單元幾乎完全一致，特別是與現(xiàn)生龜?shù)昂枉{魚(yú)蛋的次生殼單元的結(jié)晶學(xué)特征一致，表明恐龍蛋的次生殼單元應(yīng)當(dāng)為生物成因的結(jié)構(gòu)。

　　掃描電鏡和透射電鏡的分析顯示，恐龍蛋的次生殼單元具有許多細(xì)小的槽和孔洞，與鳥(niǎo)蛋的殼單元很相似。這些槽和孔洞是基質(zhì)纖維在埋藏過(guò)程中降解后留下的空間。值得注意的是，一些傳統(tǒng)的判斷恐龍蛋殼中生物成因與非生物成因方解石的方法，如陰極發(fā)光，但不能很好區(qū)分這兩種方解石。

　　新的發(fā)現(xiàn)

　　張蜀康指出，在一些氣孔道發(fā)達(dá)的恐龍蛋殼里，次生殼單元重疊在初生殼單元之上，或者在氣孔道內(nèi)生長(zhǎng)。這些次生殼單元在形態(tài)和大小上都與初生殼單元相似，也具有與初生殼單元相似的功能，即作為蛋殼的結(jié)構(gòu)成分，對(duì)胚胎起保護(hù)作用；在氣孔道內(nèi)的次生殼單元還可以降低蛋殼的氣體傳導(dǎo)率，防止胚胎在發(fā)育過(guò)程中過(guò)度失水。

　　在一些氣孔道較少的恐龍蛋殼里，次生殼單元常常被包裹在初生殼單元或其他次生殼單元內(nèi)。這些次生殼單元沒(méi)有明確的功能，或者說(shuō)它們的功能已被包裹它們的殼單元取代。

　　值得注意的是，在氣孔道發(fā)達(dá)的恐龍蛋殼里，那些生長(zhǎng)過(guò)程不受初生殼單元和其他次生殼單元干擾的次生殼單元的c軸也平行于蛋殼生長(zhǎng)方向延伸，這個(gè)現(xiàn)象挑戰(zhàn)了基于對(duì)鳥(niǎo)蛋殼的研究而提出的“競(jìng)爭(zhēng)假說(shuō)”，即殼單元的c軸方向是由基質(zhì)纖維控制的，而不是相鄰殼單元的方解石晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。

　　早期的研究曾提出，具有次生殼單元的恐龍蛋殼的與現(xiàn)代的楔齒蜥蛋殼相似，殼單元與殼膜纖維同時(shí)生長(zhǎng)，而不像現(xiàn)代鳥(niǎo)蛋、龜?shù)昂枉{魚(yú)蛋那樣先產(chǎn)生殼膜，再形成殼單元。

　　本次研究則顯示，具有次生殼單元的恐龍蛋殼的生長(zhǎng)方式與現(xiàn)代龜?shù)昂枉{魚(yú)蛋相同，殼膜先形成，然后基質(zhì)纖維與殼單元同時(shí)生長(zhǎng)，次生殼單元的形成是由基質(zhì)纖維而不是殼膜纖維控制的。

　　機(jī)制變化

　　盡管大多數(shù)恐龍蛋與產(chǎn)蛋恐龍不能對(duì)應(yīng)，但本次研究涵蓋了蜥腳類、鴨嘴龍類和可能的基干堅(jiān)尾龍類產(chǎn)的蛋，這些恐龍的蛋殼都具有次生殼單元，而包括鳥(niǎo)類在內(nèi)的手盜龍類的蛋殼，則極少出現(xiàn)次生殼單元。

　　研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這說(shuō)明獸腳類恐龍?jiān)谙蝤B(niǎo)類演化的過(guò)程中，蛋殼形成機(jī)制發(fā)生了變化。一方面，手盜龍類蛋殼的基質(zhì)纖維與其他恐龍不同，能夠產(chǎn)生更加有序的亞層結(jié)構(gòu)，而不會(huì)相對(duì)隨機(jī)地產(chǎn)生次生殼單元。

　　另一方面，次生殼單元在龜類、鱷類及鳥(niǎo)臀類、蜥腳類和獸腳類恐龍支系中都有出現(xiàn)，而這些支系的蛋殼鈣質(zhì)層可能是各自獨(dú)立演化出來(lái)。這說(shuō)明，它們的次生殼單元可能隨其蛋殼鈣質(zhì)層的演化而獨(dú)立演化出來(lái)。

　　張蜀康提醒，不過(guò)，從生物礦化的分子機(jī)制層面上來(lái)說(shuō)，也不能排除上述所有支系的次生殼單元具有深層同源性的可能。(完)