古生物化学入门

古生物化学入门
作者: 黄大一
出版社: 科学
原售价: 198.00
折扣价: 156.50
折扣购买: 古生物化学入门
ISBN: 9787030692245

作者简介

内容简介

第1章 范畴与简介
  本章先叙述古生物化学的范畴与内涵以及从事古生物化学必须注意的化石不均匀本质和微观特性。
  1.1 古(生)物化学的范畴
  古(生)物化学不只是一门新创的古生物学领域,专注于探讨古代生物形成化石过程中和之后、实体与其紧接近临区域围岩的化学与变化,更深入探究古(生)物的化学本质。还基于这些“看进骨头”内外的化学成分与变化探讨,回头了解古生物活着时候和死亡当时与尔后漫长岁月所发生的事,进而了解地球上生命生物演化。它并非取代或排除先进古生物学的显微形态学或组织学独立自主,而是与之相辅相成,从另一个角度深入,进而提供更完整的信息。在此用“古(生)物化学”的用意在于:除了本书主要讨论的化学与古生物学交叉学科之外,其实“Paleo”这个词,也适用于诸多与“Paleo”有关的学科,如古人类学、考古学等等。
  化学,变化之学也,就是探讨宇宙间物质与其变化之学。有趣的是,“Fossil” 中文翻译为“化石”两字,不只用到“化”这个字,而且实质上就是探讨古生物石化的结果,透过石化的古生物,探索古生物时代该古生物与其环境可能的情况、地球生命演化等等;然而,目前的古生物科研方法,通常只着重并且限于从外表易见形态系统描述等特征,而少从其内的变“化”切入。因此,古生物化学是将古生物学带回正途的学科,研究古生物学,必须从古生物“化”学的方向着手,深入化石(骨头)里面,探讨该古生物从当年活生生状态变化到如今硬邦邦石块,在此漫长时间内其化学组成细微构造等变化,有什么成分起了什么变“化”?“化”成了什么?如今保留的是什么“化(学)”结果的成分?简言之,古生物化学,即古生物生前死后到如今变化之学也;如此一来,始能从里到外,有个比较完整的认知。
  举一个非常实际的例子:从形态学的角度来说,如果想看到骨头化石内的构造、包裹在围岩里面的化石、很小的化石 一定得使用到现代化的几种扫描仪器设备,包括高倍率显微镜、电子显微镜、微型计算机断层扫描、中子断层扫描等等,因为使用不同的照射源,所观察到的结果,可能会有很大的差异。为什么?进一步来说,用X射线为照射源的微型计算机断层扫描所看到的和用中子为照射源的结果不同。为什么?说穿了,原因很简单:因为样本内不同成分的原子对于不同照射源会有不同的反应。搞清楚某块化石内的原子及分子组成,就是古(生)物化学的一部分。
  古生物化学是一门结合传统系统描述性 (Systematic Description) 古生物学 (Paleontology)、古代生物学 (Paleo-biology)和化学的新兴交叉学科,基本的思维是“看进骨头内 (Look into the bone)”和“异想开天 (Think outside the box)”,从非传统典型的方法(用奇异的想法,解开如登天之难的问题),透过探索化石本体与紧邻围岩内的化学成分与化学变化,试图了解古生物活着时候的情况以及死亡掩埋后发生的种种,并从地球生命演化意义的角度来研究古生物学,从化石本体里面到外面,取得相对完整的内外信息,以至于能更彻底清晰地揭开古生物有趣的奥秘。如此的结合,将古生物学提升到一个新的水平:从文献上所见,古生物与相关学术界,到如今多少有些零星的研究成果,分散于各领域(如地球化学等)期刊,然而却未见有系统性的整合。因此,本新学科是个勇敢的系统性整合尝试,不只限于个别有机残留物、无机物而已,更要探讨两者之间的相互作用。欢迎有兴趣者一起合作,撰写新的历史。
  因为这是一门前所未有的全新学科,本书试图做个系统性的整合,在正确的“看进骨头内”思维引导之下,把当下古生物学的成果与课题,借用先进科研仪器设备来探讨,期望能打开一片新天地:这也就是说,本书所讨论到、引用到、使用到的课题、文献、科研方法等等,只是目前的一张张缺失而令人困惑的拼图。从实际的角度来说,我们靠着这些来日会觉得是古董的航海图(设备),勇敢地出发航向一个未知的水域,我们现在还不知前面的航行会碰到什么惊奇风暴暗礁乱流。不过有一件事情可以保证,随着科技的进步,日新月异的科研仪器分析方法出现等等,肯定会有好些新发现,否定过去的(错误)认知。举一个实际的例子来说,一般传统的思维,认为化石就是古生物变化成为石头,从有机体变成无机的矿物质,有机体不可能保存成千万上亿年,然而我们团队却在二亿年前的禄丰龙胚胎骨头内,发现了被保存下来的原生**类胶原蛋白 (native collagen I)。甚至我们还可以大胆推测,如果用正确的思维、对的研究方法、够灵敏的仪器,发现实体化石内保存着有机残留物,会是一个普遍现象。这就如陶渊明所说的:“觉今是而昨非。”今日之我否定昨日之我,科学的进步,不就是如此一句话吗。
  虽然本书是以古生物为主要讨论的课题,但是本书所提到的诸多科研方法与设备,没有任何理由不能“捞河捞过界”,从而应用在其他的领域。比方说,来个“考古化学”,不是也很恰当吗?没有任何的理由,同样的方法与设备,不能再度跨领域交叉学科啊,欢迎也等着你来加入!
  看进骨头内,恐龙胚胎学
  本节以一个实例来说明古生物化学的诸多“眉角”。
  “恐龙胚胎学 (Dinosaur Embryology)”是我们团队透过在 2003 年中华玩石家地科协会举办到云南的“百战天龙”活动,在接受中央电视台 (CCTV) 采访过程中无意间捡到,后来在 2010 年 3 月机缘巧合下又被重新发现的世界上最古老的恐龙胚胎化石,从而建立起来的恐龙学研究中的一个新领域。我们能够有幸首先创立恐龙胚胎学,透过各种以下所述“看进骨头内”研究方针,使用各种先进的科研仪器设备和方法,深入了解为什么恐龙胚胎发育过程会如此快速,恐龙为什么会长那么大等等。初期的部分成果,我们已经在 2013 年 4 月 11 日的国际顶尖多领域科学期刊Nature封面论文(图 1.1.1)内叙述了一部分,同时目前我们团队还正在进行几个很有趣的课题,进一步充实“恐龙胚胎学”的内涵。
  “看进骨头内”是我在国际联合团队研究这个世界最古老恐龙胚胎过程中,考虑台湾过去没有好好培养古生物学专家,而不得不“异想开天”所提出来给台湾科研界的一条新路。这个“看进骨头内”为台湾学者们打开了一个新思维领域:台湾从光复以来没有培养古生物学者,所以我只能放弃传统古生物学那种“看骨头外表(系统形态描述)”的做法,把这些看骨头外表的事项,交给团队里诸多世界顶尖的科班古生物学者,他们才是训练有素的学者专家,在这方面,我完全没有说话的机会。虽然如此,台湾学者们也不能妄自菲薄,透过这个“看进骨头内”的思维,请团队里的国际学者们去看骨头外面,台湾学者专家来探看恐龙骨头里面到底是什么,怎么回事。皇天不负苦心人,我们还是能在全球古生物界做出领先傲人的成果来:我们团队所发表的Nature封面论文,就是五位台湾专家学者用“看进骨头内”做出来的傲人成果。这五位没有一位是科班的古生物学者,甚至有好几位刚开始的时候,老是搞不清楚“古生物学 (Paleontology)”和“考古学 (Archeology)”的差异,反而随着无知的记者,经常考古来考古去,闹了不少笑话。
  Chapter 1 Scope and Introduction
  This chapter describes the scope and content of PaleoChemistry and the two characteristics of the heterogeneous nature of fossils and micro view, which must be kept in mind.
  1.1 The Scope of PaleoChemistry
  PaleoChemistry is not just a newly created paleontological field. It concentrates on exploring the chemistry and changes during the ancient organism still alive and after the formation of fossils and the surrounding matrix. It is the essence of paleontological exploration. Based on the strategy of “Look into the Bone” on the compositions and their changes, we can go back to understand what happened when the ancient organism still alive, died and the long time after. That will enhance our knowledge of the life evolution of this earth. This is not replacing or excluding the advanced microscopic morpho-
  logy and histology of paleontology studies. On the contrary, it is complimentary from a different angle to provide complete information sets. Furthermore, PaleoChemistry is not limited to combining paleontology with chemistry as the majority topics of this book, but also for many fields related to “Paleo-”, including such as Paleoanthropology, Archeology etc.
  Chemistry (化学) is a science of studying changes. It studies the changes of matter in the universe and how they change. Interesting enough, the translation of the word “Fossil” into Chinese “Huashi (化石)” , not only use the same character of “Hua (化)” as in chemistry, the actual works of paleontology are to explore the fossilization of ancient organisms by exploring the paleoenvironment, life evolution on earth, etc. However, the current paleontological studies are usually limited and concentrated on the outside morphological system description with little efforts on how they changed. So, PaleoChemistry is the route to bring paleontology back to the right track. That is for PaleoChemistry studies, the change of composition is the right direction, dive deeply into the