Nature：新发现颠覆历史观点——最早的恐龙蛋是软壳蛋 | 光谱技术头条

2020-12-11 16:11:24, HORIBA HORIBA（中国）

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供稿 | 周灵

编辑 | 孙平

校阅 | Lucy、Joanna

在人们以往的印象中，恐龙蛋应该和现代的鸟蛋一样拥有坚硬的蛋壳。而鸟类蛋壳之所以坚固，是因为其中含有大量钙质，使其能够支撑雌鸟“坐”在蛋上孵化雏鸟。由于鸟类正是从兽脚类恐龙中的一支演化而来，所以古生物学家过去一直认为，恐龙的蛋也是硬壳的，并推测恐龙很有可能也采取类似的育幼方式。

然而美国自然历史博物馆古生物学家Mark Norell的研究团队，却提出了颠覆历史的观点——不是所有恐龙的蛋都是硬壳的，而且最初的恐龙蛋很可能都是软壳的，之后才演化出带有钙质的硬壳蛋。相关研究工作以“The first dinosaur egg was soft 第一颗恐龙蛋是软壳蛋”为题发表在著名期刊Nature正刊上。

今天，就让我们了解一下这个重大发现吧！

两地发现恐龙蛋，引发猜想不寻常

事情还得从美国自然历史博物馆古生物学家Mark Norell的团队在蒙古考察说起。在那次考察中，他们发现了十几只保存完好的原角龙胚胎化石（如图1所示），这些胚胎化石距今已有7200万年的历史，属于白垩纪晚期。从这些胚胎化石的状态推断，它们并未孵化，但奇怪的是化石周围却找不到钙化蛋壳的痕迹。

原角龙胚胎化石图.jpg

图1 原角龙胚胎化石图

巧合的是他的博士生Diego Po——一位生物学家，在阿根廷也发现了一具恐龙胚胎化石，它们属于距今2亿年前的鼠龙胚胎化石，并且同样在周围没有找到钙化的蛋壳（如图2）。

鼠龙胚胎化石图.jpg

图2 鼠龙胚胎化石图

正是因为这两个在不同地方发现的恐龙蛋化石周围都没有找到钙化蛋壳的痕迹，所以他们才萌生了“最早的恐龙蛋是软壳”的这个假设。那么Norell团队是如何证实这一颠覆历史观念的结论的呢？

多项辨别加区分，软壳猜想获证实

胚胎切片拉曼光谱信息图.png

图3 鼠龙原角龙和鼠龙胚胎切片周围的“光晕”拉曼光谱信息

Norell团队使用了HORIBA LabRAM HR 高分辨拉曼光谱仪，对原角龙和鼠龙胚胎切片进行拉曼光谱测试，获得化学特征信息（如图3所示），同时又通过拉曼光谱建立了区分沉积物和化石蛋壳的方法（如图4所示），从图中可见，沉积物中主要成分是过氧脂肪族化合物（拉曼特征峰在1775，1805，1868，1928cm^-1）和共轭脂肪族化合物（拉曼特征峰在1415，1440，1461cm^-1）,而化石蛋壳的主要成分是蛋白质中的肽键（拉曼特征峰1212，1684cm^-1）和N-，S-，O-杂环化合物（拉曼特征峰在1349,1379，1565，1607，1700cm^-1）。

通过拉曼光谱区分沉积物和化石蛋.jpg

图4 通过拉曼光谱区分沉积物和化石

Norell团队又通过拉曼光谱仪建立了区分硬壳蛋和软壳蛋的方法（如图5所示），图中可见：硬壳蛋主要有羰基、O-杂化化合物（1688,1723,1806cm^-1）、N-杂化化合物（1414，1448,1584cm^-1）和肽键（1686cm^-1）拉曼特征峰；软壳蛋主要有硫醇类、S-杂环化合物（510，568,578,623cm^-1）和芳香烃类（1004cm^-1）拉曼特征峰。

最后通过对比发现这些数据与其他爬行动物所产的软壳蛋的化学数据非常相似，从而证明了这两种恐龙所产的蛋是软壳的！

拉曼光谱区分软壳和硬壳化石.jpg

图5 通过拉曼光谱区区分软壳和硬壳化石蛋

拉曼光谱破难题，考古领域显实力

在此项研究中拉曼光谱仪起到了重要的作用，众所周知，考古地质样品中的拉曼光谱测试会有很多难点，如：考古地质样品中的拉曼光谱信息非常复杂，要想获得更好的拉曼光谱质量，就需要高的分辨率；考古地质样品中会存在很多有机质，会存在荧光信号，这会影响拉曼光谱的质量，导致有些特征峰无法获得等等。

LabRAM HR Evolution 新一代高分辨拉曼光谱仪作为 LabRAM HR 的升级换代型号，在考古地质应用，具有如下优势，可以很好的克服这些难题：

具有800mm焦长，光谱分辨率可达0.35cm^-1

光谱分辨率越高，对相邻的峰就越容易分开。

在此项研究中，用拉曼光谱区分硬壳蛋和软壳蛋的时候，需要寻找很多特征峰，因此光谱分辨率这一性能就会显得尤其重要。

采用针孔真共焦，三维空间滤波

针孔共焦的好处在于焦点处的信号恰好汇聚在共聚焦针孔处，所以会全部通过共聚焦针孔，其它没有在焦点处的信号并不能通过，这样就有效抑制了荧光信号。

在Norell团队中用拉曼光谱测量化石蛋壳的时候，含有的脂肪族化合物和芳香烃类物质就具有较强的荧光信号，但是LabRAM HR Evolution解决了这个难点。

LabRAM HR Evolution 新一代高分辨拉曼光谱仪

如果您对本次研究中使用的HORIBA产品技术感兴趣，欢迎点击左下角“阅读原文”留言咨询。

Norell 团队的研究结果不仅推翻了过去几十年对恐龙蛋都是硬壳的认识，填补了恐龙繁殖和演化的空白，同时也让人们对恐龙更感兴趣了。它们是如何演化的？它们经历了哪些巨变？相信随着更多发掘工作的进行，我们将来能够串起这些地球上曾经的霸主们的演化历史，描绘出更加接近事实的生命画卷。

今日话题

拉曼光谱技术因自身特点，近年来在考古领域中一直大显身手。

今天我们就来聊一聊，除拉曼光谱技术外，你了解的考古领域，还有哪些科学技术手段？这些技术都有什么作用呢？

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