琥珀像一个时空胶囊，封闭了远古的一个小小的三维场景。例如一亿年前的缅甸琥珀，里面包含了很多昆虫和植物，还有螃蟹、青蛙、壁虎、蝎子和蜗牛等，甚至还有恐龙的羽毛。研究琥珀，不仅能够了解过去的生物和环境，同时也帮助我们更好的保护如今的生物多样性。什么是琥珀？琥珀里都有什么？研究琥珀又有哪些用处？
出品：格致论道讲坛
以下内容为中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博演讲实录：
大家伙，我是王博，来自中国科学院南京地质古生物研究所。
说起琥珀，我想大家都不陌生，它是大家在日常生活中经常见到的一类宝石，也被赋予了一定的文化和神秘的色彩。其实在我们琥珀研究人的眼里，琥珀就是古代的植物树脂化石。
我们平常所见到的松树，还有一些水杉植物都可以产生树脂。这些树脂被分泌出来以后，在沿着树皮往下滴落的过程中，偶尔会包裹进去一些小蚊子、小草等生物体。在很偶然的情况下，被埋入到土壤等沉积物中，经历了上百万年甚至上千万年的地质作用，然后形成的最后产物就是我们见到的琥珀。
琥珀也是我的一个研究主题。有很多人问我，琥珀研究到底有什么用？我把答案放在最后讲，也请大家思考一下这个问题。
封闭远古三维场景的琥珀
在还是研究生的时候，我研究的是岩石中的昆虫化石。岩石中的昆虫化石，如下面的右图所示，它的化石都是二维的。相当于我们把一个昆虫给踩扁了，所以很多细节我们看不到。
当时我查了很多标本，阅读了很多文献，还鉴定了一类新的蝉——华翅蝉，但它的头部结构和生殖器结构，我们始终都不知道。尽管非常着急，但也没有办法，化石保存就是这样的。
后来，我在一块缅甸琥珀中，发现了一模一样的同类标本。当时我非常兴奋，因为琥珀里面保存的标本都是三维的、立体的，而且非常精细。这就可以解答长久以来所困扰我们的一些问题。
琥珀中保存的生物或者昆虫，能精细到什么程度呢？大家可以看下面这张图，这是一个远古蛾子的标本，在它的翅膀上有很多鳞片，它的鳞片长度其实不到0.1毫米。
但是我们从照片上可以看到，这些鳞片被保存下来了，而且保存得非常精细。所以我当时就决定，我要研究琥珀。
10年前国内唯一已知琥珀在抚顺，即抚顺琥珀，而且已经很多年没有人研究了。所以我的导师就建议我去抚顺收集琥珀。从此，我也就入了琥珀这个“坑”。
在收集琥珀的过程中，我发现有一类琥珀，从颜色和内含物都和典型的抚顺琥珀不一样。这类琥珀就是来自缅甸北部克钦邦的缅甸琥珀。
缅甸琥珀所处的时代是在白垩纪的中期，大概就是一亿年前。缅甸琥珀里面包含了很多昆虫和植物，还有螃蟹、蝎子和蜗牛等。
此外还有青蛙、壁虎，甚至还有恐龙或者鸟类的羽毛等，这些都是非常罕见、而且很少在琥珀中发现的生物体。
另外，它里面还有一些我们以前没见到过的、没想象过的一些生物。比如下面这张图里面就展示了一类带尾巴的蜘蛛。
我们知道，现在所有的蜘蛛都是没有尾巴的，但是在缅甸琥珀中，我们却发现一类带尾巴的蜘蛛。这里的蜘蛛，也是我们现在已知蜘蛛的一个老祖先。
捕捉远古场景的照相机
最有意思的是，琥珀像一个时空胶囊，封闭了远古的一个小小的三维场景。它又像一架照相机，将古代一个很瞬时的场景给捕获下来。
所以我在研究琥珀的时候，感觉自己就像一个侦探一样，利用这些信息，来重建当时昆虫的行为和样貌。
比如下面这张图，大家可以看出这是什么昆虫吗？
它其实是一类豆娘，当然豆娘和蜻蜓类似，但是比蜻蜓个子要小。我们看这张图里面的豆娘，它其实是雄性豆娘，脚很大，而雌性豆娘的脚是正常的。这类豆娘的近亲，在现在的缅甸还有分布。
在交配季节，雄性豆娘一般会在雌性面前翩翩起舞，然后使劲地舞动它们的大脚，谁跳的舞漂亮、谁的脚大就容易得到雌性的青睐。
所以根据这些化石，我们就可以判断出来，在一亿年前这些豆娘就已经有了这种复杂的求爱行为了。而且那时候的豆娘脚更大，可能跳的舞更漂亮。
有了对象以后，接下来就是结婚生子，然后就是照顾小宝宝了。其实照顾小宝宝这种行为我们把它称为育幼行为，这种行为也是人类社会的构成基础。我们不仅照顾他，还要教育他。对于昆虫来说也是这样的，很多昆虫也演化出了育幼行为，
这种行为很难在化石中保存下来，没有证据能够说明。但两年前，我们报道了一个世界上最古老的昆虫育幼行为的直接证据。
这是一类介壳虫的琥珀。琥珀里面是一个介壳虫的母亲，在它的腹部，有一个很大的卵囊，在卵囊里面还有很多未孵化出来的卵，还有已经孵化出来的卵壳。最特别的是，在这个母亲周围还分布着大概6个刚孵化出来的小介壳虫。从这枚化石证据我们就可以推断，当时这个母亲具有孵卵行为，它保护着这些卵。
另外，刚孵化出来的小介壳虫还被母亲照顾着。只不过它们的运气不好，突然一个大树脂掉下来把它们给糊住了，于是它们就变成了化石，献身于我们的科学研究了。通过这个标本，我们就可以复原出当时的介壳虫已经有了复杂的育幼行为。
除了这些行为，在自然界中，很多昆虫也演化出了很奇特的伪装行为。比如下图里的这些昆虫，它们有时候会把植物碎屑、沙粒，甚至蜗牛壳背在自己身上，达到伪装效果，就像我们的战士穿上了各种迷彩服一样。
这种行为看似简单，其实是很复杂的。大家可以想象一下，如果想具有这种行为，首先，这个虫子的智商必须足够高，它必须会辨认所需要的伪装物。
其次，虫子不像我们，有手有脚，它需要有特殊的身体结构，把这些伪装物准确地放到自己的背上。
最后，它的背上需要有一些特殊的结构或者物质，能够把这些伪装物给勾住或者黏在身上。
所以人们一直认为这种行为演化得很晚，但出乎意料的是，我们在一亿年前的缅甸琥珀中发现了几类昆虫，也演化出了此类的伪装行为。
这里展示的就是两个蛉类的幼虫。左边这个蛉类幼虫，身上背着很多小沙粒，右边的蛉类幼虫背着很多植物碎屑。通过它们身上的伪装物，大家能推断出它们的生活地点在哪儿吗？
这个背着沙粒的肯定是生活在沙堆附近，这个背着植物碎屑的肯定是生活在地面的植物碎屑丛中。所以通过伪装物，我们就可以知道它们的生存环境。
另外，这类昆虫具有很大的大牙，非常引人注意。因为它们是一类很厉害的捕食者，所以它们用这个伪装，既可以躲避天敌，也可以迷惑猎物，具有一举两得的功能。
除了蛉类幼虫，还有很多猎蝽也具有伪装行为。我们在琥珀中发现这类猎蝽经常背着一些碎屑，如植物碎屑或者尘土碎屑。所以它在昆虫界鼎鼎大名，被人称为“行走的垃圾桶”。
但并不是所有的猎蝽都愿意当垃圾桶，有的种类什么都不背，就是在“裸奔”，身上一丝不挂。如果人类裸奔，可能是在搞行为艺术。但对于昆虫来说，特别是这种具有伪装行为的昆虫来说，不背伪装物说明它当时的生存压力没有那么大，敌人没那么多，它不需要整天背着一堆垃圾到处跑。
大家可能都看过《复仇者联盟》系列电影，那是一个英雄的世界。有人曾经归纳过，想在里面当英雄有两种方法，即富人靠装备，穷人靠变异，在昆虫世界也是这样。
下面我就介绍一个靠自己变异，成了自然界的模仿大师的昆虫。其实这枚标本也是我心中永远的痛。年左右，我的一个朋友首次把这枚标本照片发给我的时候，我当时觉得没什么特别，就是一个叶子压在一个虫子身上。
直到过了一年以后，一位台湾很著名的收藏家发给我一枚同类的标本，我才恍然大悟，我之前看走眼了，搞了一个大问题出来。
其实这类昆虫身上长出了很多突出物，这些突出物使得它看起来就像一个叶片一样。从这张复原图上我们可以看到，这个虫子的身体基本上都隐藏在“叶片”之下了。
非常有意思的是，这类昆虫在现在的自然界中根本找不到，在化石中也是首次出现。幸亏有琥珀把它保存下来了，否则我们永远也不知道在过去的自然界曾经存在过这么奇特的昆虫。
刚才我讲的这些，包括昆虫和植物都是陆地上的生物，其实在琥珀里面偶尔也会保存海洋性的生物，之前我们就报道了一枚很特殊的缅甸琥珀标本。
别看这枚标本不大，长大概三四厘米，宽大概两三厘米，但是我们把它称为“海陆空大杂烩”。大家可以从右下角这个标本里面猜出它包含了多少个生物体吗？
这里面至少有40个生物体：有能飞的蚊子、小蜂类，还有陆地上爬的，比如千足虫、蟑螂，还有海里面生活的海螺和菊石。
菊石是一类现在已经灭绝的海洋生物。它和我们现在经常吃的乌贼、章鱼其实是近亲，只不过它们的壳长在外面，很漂亮。通过这枚标本，我们就可以推断当时这个琥珀森林大概在海边或者离海不远。
海里的海螺壳或者菊石壳被冲到了海边或者离海不远的池塘里边，然后树脂滴落下来，将它们包裹起来。经历地质作用以后，形成了琥珀。通过这枚标本，我们就可以重建当时的琥珀森林大概是什么样子的。
如何复原琥珀里生物的绚丽色彩？
我给大家看了很多琥珀里的昆虫和植物，也看了很多色彩绚丽的复原图。但很不好意思，这些复原图的色彩都是我和画师想象出来的，因为颜色无法在化石中保存。
我们知道颜色分为两类：一类是色素色，即化学色；还有一类是结构色，即物理色。所以我当时就想，我们能不能通过化石，用一些手段把昆虫的颜色重建出来。如果我们知道颜色，将是一件多么有意思的事情。
色素很容易降解，所以很难在化石中保存下来。但对于结构色来说，它是生物体表面的纳米级结构，对光线产生了各种反射、折射等作用而形成的颜色。最经典的例子就是我们平时见的蝴蝶翅膀上的鳞片。
把图中这个鳞片逐级放大，我们可以看到，鳞片表面有非常复杂的结构。从原理上讲，我们一旦知道了表面的纳米级结构，就可以通过计算把它的颜色复原出来。
所以，我们从缅甸琥珀里面寻找了一类很原始的蛾子，在这类蛾子的翅膀上面密密麻麻分布着很多鳞片。我们就和很多生物学家、物理学家合作，把这个鳞片的三维结构重建出来。同时利用物理模型，计算了它们当时的颜色。我们在上图中看到的金黄色的颜色就是它真实的颜色，也是我们复原出来的颜色。这也是目前我们已知的、最古老的昆虫颜色。
很可惜，我们现在的古生物世界，基本上还是一个黑白胶卷的时代。相信随着技术的不断进步，我们会把更多的颜色重建出来。真正从黑白胶卷过渡到一个彩色世界。
琥珀挖掘之旅
除了技术上的进步，作为一个地质工作者，我们也在不断挖掘新的琥珀材料。比如有一次，我的一个缅甸朋友，要带我们去缅甸北部的老矿看一下产地。当时都已经快成行了，但是当地打仗打得很厉害，我们去不了了。
可是当时我都准备好了，所以心有不甘，我就想伪装一下，悄悄地进村。这位缅甸朋友对我说：“我们缅甸本地人都是属于精壮型的，像王博士这种粗壮型的体格，一看就不是缅甸的‘物种’。”
好在这位朋友带我们去缅甸西部一个刚刚发现的新的矿区，当时叫做提林矿。我们一到了新矿区就非常兴奋，因为我们发现这个新矿区的岩石和地层和老矿是完全不一样的。
后来我们就采集了很多标本带回国，经过分析发现，这个新矿的年代比老矿晚了多万年。这个新矿的时代大概是在万年前，恰恰处于恐龙灭绝的前夕。而且这一时期，全世界都没有发现过琥珀矿，所以这个新矿为我们了解恐龙灭绝前世界是什么样子的，提供了很多证据。
现在看这些琥珀都很漂亮，其实最开始挖出来的这些琥珀都脏兮兮的，像一个煤块一样。我们要经过切割、打磨等很多道工序，才能把它最终的真实面貌给露出来。
研究后的琥珀我们也会把它密封在树脂里面来隔绝氧化，这样它才能长久地被保存下来。
另外，除了放大镜、显微镜等技术，我们也在不断应用一些新的技术来观察各类琥珀。比如下面这一枚标本，我不知道大家是否能够看出这是一个什么生物体。
其实它是一个花骨朵。这张照片已经是我们拍摄的极限了。但是我们用显微CT可以得到下面非常精细的照片。
显微CT医院做的CT的原理是一样的，只不过它的精度更高，拍的照片更多。利用显微CT，我们可以看清楚标本表面的一些细节的结构，而且还能把这个花骨朵内部的结构也重建起来。
研究琥珀有什么用？
最后，我来回答最开始提出的问题：研究琥珀有什么用？
我想琥珀里边蕴藏的信息是非常丰富的。我们可以通过研究琥珀，来了解过去的生物长什么样，了解过去的环境是什么样的。这些信息为我们了解现代的生物类群，还有保护我们现在的生物多样性和环境，提供了很好的借鉴。
其实琥珀里面还蕴藏了很多重要的信息，以我们现在的技术，只能解密这个时空胶囊里面一少部分的信息。我想随着技术的进步，我们或许可以得到更多的信息，这就需要我们继续保护和善待琥珀资源，也希望大家能够支持我们的研究。
“格致论道”，原称“SELF格致论道”，是中国科学院全力推出的科学文化讲坛，由中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办，中国科普博览承办。致力于非凡思想的跨界传播，旨在以“格物致知”的精神探讨科技、教育、生活、未来的发展。获取更多信息。本文出品自“格致论道讲坛”