昆虫化石是什么颜色的?

本-这就是我们今年在阿伯丁举办的英国科学节的总结，但真正吸引我眼球的是色彩鲜艳的昆虫化石。当我们在书中或电视上看到史前生物的重建时，创作者通常将其制作得非常丰富多彩;但是我们怎么知道它应该是什么颜色呢?从历史上看，我们没有，所以创造者就编了一个。但布里斯托尔大学的科学家玛丽亚·麦克纳马拉取得了一项突破，这意味着她现在可以计算出古代昆虫化石遗骸的颜色。

玛丽亚:大多数化石记录都没有保存颜色，99%的化石是骨头、贝壳和牙齿;所以保存有颜色的软组织是非常非常罕见的。但偶尔，如果你在合适的环境下，像皮肤、羽毛和昆虫角质层这样的有色组织确实会被保存下来。

克里斯:有两种方法可以产生颜色，一种是‘我把衣服染成某种颜色’，另一种是表面的结构。

玛丽亚:对，没错。所以，你谈论的第一种颜色是色素，色素是化学物质。这些是我们在衣服、头发、皮肤等上看到的颜色;结构色彩;它们完全是通过物理过程产生的，根本不涉及化学物质。所以，发生的事情是，光进入组织，并以一种连贯的方式被微小有序的纳米结构散射，光被反射，它是通过相长干涉反射的，所以所有的光波都是同相位的。这确实增强了你的视觉信号。所以它会让你的颜色更亮，更强烈。所以，这些结构色，虽然我们可能不像颜料那样熟悉它们，但它们实际上给了我们自然界中最明亮的颜色。

克里斯:但是当它们变成化石时，你是在寻找那些微小的纳米结构吗?它们还存在吗?

玛丽亚:没错。所以，要找到这些结构颜色的化石，第一个线索就是你找到的昆虫化石是蓝色或绿色的，而不是标准的黑色或棕色。然后，当你找到这些彩色的昆虫化石时，你要做的就是使用非常强大的显微镜，电子显微镜，仔细扫描组织，寻找这些纳米结构。是的，你知道，它们被保存了下来，但它们并没有被完全保存下来，这是整个故事的关键。

克里斯:而且，你现在看到的东西，根据定义，是在数百万年前保存下来的。你会不会看着现代昆虫说:“嗯，我们知道这种纳米结构的模式会产生那种颜色，所以我们可以推断，在我们的化石中，它一定是那种颜色?”

玛丽亚:你可以用这种方法，但问题是，我们没有足够的化石来研究现存物种的现代相似物。数百万年来，物种分化。所以，对于化石，我们发现当我们观察组织中保存的纳米结构时，它们给了我们一个错误的读数。他们告诉我们，原来的颜色没有被保留下来。所以，为了真正找到这个谜题缺失的部分，我们决定做化石实验。我们基本上是在实验室里制作化石。

克里斯-一定是一个漫长的实验!这需要数百万年的时间!

玛丽亚-不，实际上，我们的实验每个都花了24小时。基本上，你要做的就是提高温度和压强。你使用在自然界中不会有的条件，只是为了加快整个过程，因为，你知道，一个典型的研究项目持续2到3年。你不想把所有的时间都花在收集数据上……

克里斯:那么，你怎么知道你通过改变环境所产生的东西，是对数百万年前原始昆虫的忠实反映(如果你原谅这个双关语)?

玛丽亚:嗯，我们知道这是两种方式。人们做过这类埋葬实验。它们被称为成熟实验，以前在化石组织上进行过很多次，并将结果与你在化石中看到的结果进行比较，就化学成分和物理结构的保存而言。所以我们知道这些实验与我们在化石记录中看到的非常相似。根据我们自己的研究结果，我们实际上能够在实验中非常接近地复制我们在化石中的发现。一切都很完美。当我们增加温度和压力时，我们产生了一种非常漂亮的渐进式颜色变化，我们能够解释为什么会发生这种颜色变化。所以，在石化过程中，颜色会发生变化，因为:第一，在石化过程中，纳米结构层的厚度会发生变化。但是，第二点:组织的化学成分也会发生变化。这就是颜色变化的原因。 But we did have one very unexpected result and that was, at the end of our experiments, we decided to just really ramp up the conditions. [We asked] "how far did we have to go until we manage to turn our structurally-coloured insects black? What we have to do to just obliterate colour completely because this is what we see in the bugs in the fossil record." And when we did this, eventually, we managed to generate black insects, which are basically what most of the fossil record looks like. Just out of curiosity, we said, "Let's just look at the structure in these black fossil insects as well." And when we did that, we still found traces of the colour-producing structure. So this means that we can now go to the bulk of the fossil record, looking at all of those black fossil insects and, actually, there's a good chance that we'll find evidence of colour there. So we'll be able to reconstruct original colours and colour patterns for a whole host of different insects. And so this means that we have the potential to start reconstructing communication strategies in ecosystems and actually tracking how communication strategies, and behaviours, have changed over geological time. And behaviour is, of course, one of the most elusive aspects of fossil organisms. So we think we're onto a bit of a winner with this one...

本-玛丽亚麦克纳马拉来自布里斯托尔大学。