琥珀是一種樹脂化石。在中國古代，琥珀曾被稱作虎魄、育沛、獸魄、頓牟、江珠、遺玉等，有著“虎死精魄入地化為石”的傳說。傳說雖缺乏科學(xué)性，但卻蘊(yùn)含著中國古人對(duì)琥珀的揣測(cè)和追尋。

相對(duì)于琥珀的歷史，其在生物科學(xué)發(fā)展中扮演的角色或許更令我們驚訝。

一塊包裹著2280萬年前的世界首枚水生蝦的琥珀于11月9日在北京首次亮相。中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布，這是世界范圍內(nèi)首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)水生生物真蝦類標(biāo)本，并揭示了一個(gè)前所未知的物種。相關(guān)論文10月底發(fā)表于自然集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)道》上。

據(jù)了解，組成琥珀的樹脂是松柏科、豆科等植物為了保護(hù)自己不受病蟲害而分泌的液體物質(zhì)。不過或許任何一滴樹脂都不曾想到自己能在流淌過程中包裹到其它生物體，并在經(jīng)過千萬年的復(fù)雜地質(zhì)作用后能夠成就一段佳話。琥珀中的精靈們將它們或雄壯或曼妙的身姿以3D形式展現(xiàn)在大家面前，并向我們?cè)V說著遙遠(yuǎn)而又神秘的故事。

圖1. 琥珀蝦復(fù)原圖

這枚“琥珀蝦”來自中美洲的墨西哥地區(qū)，也是世界上現(xiàn)存已知的唯一一枚真蝦類琥珀化石。國家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（簡(jiǎn)稱NGTC）也對(duì)此枚琥珀進(jìn)行了寶石學(xué)常規(guī)測(cè)試和紅外光譜測(cè)試，顯示是未經(jīng)人工處理的天然墨西哥琥珀，其中的水生生物蝦類包體完整自然，實(shí)屬罕見。

陸生生物在琥珀中的出現(xiàn)也許大家已經(jīng)司空見慣，但水生生物保存于琥珀中的概率可能是幾億分之一。這是因?yàn)闃渲谒袩o法包裹生物體。我們發(fā)現(xiàn)的這只小蝦來自中美洲的墨西哥，琥珀產(chǎn)區(qū)位于墨西哥東南部恰帕斯州Simojovel地區(qū)，在琥珀形成時(shí)期（中新世早期，約2280萬年前）處于墨西哥灣沿岸（圖2）。這為我們了解2200萬年前的墨西哥海灣的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性提供了寶貴證據(jù)。

圖2. 早中新世墨西哥東南部古地理地圖，星號(hào)標(biāo)注了位于墨西哥恰帕斯的Campo La Granja礦的大致位置（引自http://cpgeosystems.com/paleomaps.html）

幾億分之一的概率是如何讓科學(xué)家撞上的？如果說琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)帶有偶然性，那發(fā)現(xiàn)的必然正是科學(xué)家的探究精神。2018年，陳睿博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)一批墨西哥琥珀原石進(jìn)行打磨，一塊心形的、重上百克的琥珀讓他眼前一亮。“肯定有戲”——大、珀體通透?？僧?dāng)陳睿博士拿著強(qiáng)光手電初步觀察時(shí)，琥珀內(nèi)似乎沒有明顯可見的昆蟲。陳睿心里不免遺憾，準(zhǔn)備把它放到礦石堆，就在琥珀離手的一瞬間，他突然注意到手觸碰到的邊緣，有類似“小蟲子”的形態(tài)。它看起來似乎又不像蟲子，帶著科學(xué)家的敏感和興奮，陳睿博士馬上把琥珀拿到顯微鏡下仔細(xì)觀察。眼前的一幕讓人難以相信，“小蟲子”竟然是一枚小蝦。

通過仔細(xì)觀察研究發(fā)現(xiàn)，琥珀蝦屬于長臂蝦科物種，以前兩對(duì)步足有螯著稱，我們平日里常見的沼蝦就隸屬于這個(gè)科（圖3）。

圖3. 羅氏沼蝦

確定了蝦的品種之后，研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)推進(jìn)研究深度。他們發(fā)現(xiàn)琥珀蝦與分布于海相砂質(zhì)泥灘、河口和淡水中的墨西哥現(xiàn)生長臂蝦屬物種相似，頭胸甲上均具鰓甲溝和鰓甲刺，這顯著區(qū)別于之前發(fā)現(xiàn)的沉積于濱海瀉湖的三枚長臂蝦屬化石物種。

此次發(fā)現(xiàn)的這只長臂蝦生活在中新世早期的墨西哥紅樹林河口環(huán)境中，很有可能是在演化過程中出現(xiàn)的新的過渡物種。而鰓甲溝和鰓甲刺可能是隨著長臂蝦海洋祖先從海洋向淡水的不斷入侵逐漸出現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)最終為琥珀蝦定制了專屬的身份識(shí)別碼（真蝦下目：長臂蝦科：長臂蝦亞科：長臂蝦屬：河口長臂蝦）。這也表明，至少在2200萬年前，長臂蝦屬物種的分布和生態(tài)多樣性可能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們的預(yù)期。

圖4. 顯微鏡下的琥珀蝦。a. 頭胸部側(cè)面觀，b. 全身照.

通過對(duì)這塊琥珀內(nèi)包裹物的更細(xì)致的觀察，還發(fā)現(xiàn)琥珀標(biāo)本中最有趣的地方在于，它同時(shí)包含了一只蝦、一片殘葉和一只甲蟲幼蟲（圖5）。

圖5. 琥珀正面照。Sh，蝦；Bl，甲蟲幼蟲；Rl，殘葉

研究團(tuán)隊(duì)重建了它的形成過程并繪制了琥珀形成的場(chǎng)景復(fù)原圖（圖6）。

讓我們?cè)囍氐?280多萬年前的墨西哥灣。那是在墨西哥東南部，正逢雨季，天氣炎熱潮濕。

一種可能是琥珀蝦生活在紅樹林河口環(huán)境中，隨著水位的急劇上升，潮汐帶著它和一只年幼的甲蟲沖向了灘涂和更遠(yuǎn)的陸地。最終，它們被沖到了一個(gè)被孿葉豆屬植物環(huán)繞的池塘邊，在充滿艱難險(xiǎn)阻的長途跋涉中，琥珀蝦失去了第二對(duì)步足，它的運(yùn)動(dòng)能力明顯下降或者已經(jīng)死亡。由于琥珀樹樹脂的流量大，并且持續(xù)流動(dòng)，以至于它們被包裹在樹脂中。

另一種可能的解釋是附著在琥珀樹上的甲蟲幼蟲被流動(dòng)的樹脂包裹，樹脂繼續(xù)流動(dòng)同時(shí)捕獲了由潮汐帶來的蝦。隨后，樹脂繼續(xù)堆積并流入水中。雨季過后，池塘水位逐漸下降，最終干涸，樹脂完全固化干燥。

此外，琥珀蝦還有可能已經(jīng)適應(yīng)淡水生活，由于池塘干涸造成蝦的暴露，從而導(dǎo)致被樹脂包裹。經(jīng)過數(shù)千萬年的地質(zhì)作用，我們終于在一片琥珀中發(fā)現(xiàn)了它們。琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)支持了之前對(duì)墨西哥琥珀沉積環(huán)境的解釋，即這是一個(gè)受潮汐、河流和小溪影響的沿海洪泛平原，形成了由咸水、淡水和陸生節(jié)肢動(dòng)物組成的混合生物群落。

圖6. 蝦琥珀場(chǎng)景復(fù)原圖

琥珀蝦的發(fā)現(xiàn)是人類首次在琥珀中找到真蝦，豐富了琥珀內(nèi)含物的維度，彌補(bǔ)了琥珀中有蟹無蝦的空白，說明早期真蝦的物種多樣性和分布范圍也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們目前的認(rèn)知。同時(shí)該枚琥珀蝦也是世界上發(fā)現(xiàn)的最古老的頭胸甲上具有鰓甲溝和鰓甲刺的真蝦，對(duì)真蝦類物種的適應(yīng)性演化具有重要研究?jī)r(jià)值，并為水生生物從海洋環(huán)境向淡水環(huán)境過渡提供了珍貴的線索。