考古学家是怎么判断出史前动物的肤色的,皮肤不是无法留下化石证据的吗?

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4个答案
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Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2013-07-16 01:40

本答案的主要内容来自
http://www.palaeontologyonline.com/articles/2012/fossil-focus-the-preservation-of-colour/ 这篇的读后笔记。

btw,你说的活儿是古生物学家干的,不是考古学家干的。

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一般而言,动物形成化石之后颜色是存不下来的。所谓化石,其材质已经成了石头,只能保存形状结构,原来的生物成分几乎全灭,色素作为大分子也没有留下来的希望。虽然偶尔能得到皮肤化石,但也是石头,能显示皮肤的纹理和质感,却不能显示颜色。

以前要画复原图的时候,颜色某种意义上是猜的……当然不是乱来,至少要考虑到它的生活环境和它的现生后代的颜色,但这些最多能提供个基调,稍微细节一点的东西还是猜的(美其名曰艺术发挥)。

但是现在我们技术进步了,靠谱的复原颜色也不是毫无希望了。除了靠生活环境和后代来猜之外,至少还有三条路:

1 化石是可以保存结构的,某些高质量化石保存的结构极其精密。如果能找到这些结构和色素的对应关系,就能复原。

2虽然生物大分子留不下来,但是小分子和原子却有残留的可能。如果我们能找到这些痕迹对应的颜色,也能复原。

3 千万别忘了颜色不光来自色素,还来自结构本身。这些结构在形成化石的过程中肯定要受损,但如果有残余,那么也许还可以重建出来。


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第一条路:

最好的例子就是这几年新开发出来的黑色素体方法了。

黑色素体是个细胞器,在现代鸟类里它有两种常见形态:圆形的里面以类黑色素为主,这些色素颜色偏橙黄;而香肠形的里面以真黑色素为主,颜色偏黑灰。


左边是类黑色素体化石,右边是真黑色素体化石。还是挺明显的……


如果化石里的形态和生前形态一致,那么就可以据此推断生前颜色。过去几年里很多颜色都是这么推算出来的。
但注意这是如果。今年5月才有一篇文章质疑了这一点,他们的化石形成模拟实验表明可能这些结构会遭到选择性破坏。毕竟是细胞器啊,太微小了。


这个方法重构出来的一些生物实例。


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第二条路:

a 很多色素是和中心金属原子有关的,比如血红素核心是铁。如果发现了微量的相关元素,结合后代推测就容易很多。

比如圣贤孔子鸟,利用强X射线扫描,激发金属原子,观察其特异放射谱,得到

A 是化石。B是X射线照射后的结果,假色处理,红色是铜。
现代鸟类中,铜和真黑色素关系很密切——合成真黑色素的酶需要铜。
所以据此得到的复原图如C。铜多的地方绘为深色,否则是浅色。


b 色素除了和金属原子有关,还和生色基团有关。虽然大分子散了架,这些小基团还可能残留。它们肉眼已看不出,但用红外光谱可以找到其痕迹。

A是C=O基团,它是真黑色素的成分。好吧光有这个确实不能说明什么问题……但是结合别的证据,比如它的分布和羽毛末梢一致,这就让它真的代表色素的可能性大增了。



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第三条路:

上面讲黑色素的时候只包括了黑灰和红黄色调,没有蓝绿色调,这是因为大部分现代鸟类的蓝绿色调其实都来自羽毛的结构。喜鹊身上的蓝色金属光就是典型例子。蝴蝶蛾子什么的也是常见的结构色大户。

那么办法很简单,找到保存好的化石,搞明白它的三维结构,拿来对应现生生物就是了。当然说起来容易做起来难。


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不过这三条路有个共同缺点,就是它们只能判断哪些颜色有,不能判断哪些颜色没有。有些颜色的对应痕迹可能没在化石中保留下来,结果生物的活体比我们推断的还要多几种颜色……那就没办法了。可以理解成我们复原出来的都是部分色盲患者眼中的生物。幸运的是,哺乳动物的颜色向来比较贫乏,它们的复原还算靠谱。鸟类的话就不敢保证了。

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Tony是只猴建筑学学士,建筑师

2013-07-10 22:05

关于史前生物的肤色问题,大多是复原图绘画者根据研究者提供的生活习惯资料和现存近亲生物的颜色来进行杜撰的,但也有一部分是根据皮肤化石(没错,确实存在皮肤的化石)或是特殊条件下保存下来的毛发、鳞片(冰冻、干尸)等真实依据再现的。而且最近有科学家发现化石中可以保存细胞中色素在生物死亡时的状态,所以说现在也有用这种方式来确定史前生物的颜色的。

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支持者: 绯色月下太极图

都是根据他们的生活环境和他们的后代的肤色推测的。

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