阅读史前粪便中的生命之书

K阿伦·琴并不知道所有的答案，但她愿意打那些尴尬的电话，给她提供她需要的信息。早在1998年，她就需要知道什么尺寸的动物一次可以产生2.4升的粪便。所以她打电话给一位研究大便的医生。“我说，‘这将是一个有趣的问题，但我是一名古生物学家，我很想知道人类能产生的最大粪便是什么。我想知道我是否能和医生谈谈这件事。’”她回忆起电话另一端的沉默，在她的轶事中停顿了一下。“这是个奇怪的问题。”

我花了很长时间才让接待员相信阿成不是在打恶作剧电话，但最终这个信息被传递给了医生。那天晚些时候，不知是出于什么原因，医生既礼貌又好奇，给她打了电话。他解释说，在他的工作中，他通常关注病人的健康状况，从他们的肠道运动中可以看出，而不是他们产生的物质的量。他无法给琴一个准确的数字。然而，他告诉Chin，对于一个人，或者一个人大小的动物来说，产生2.4升的粪便是没有意义的。这个回答足以使阿成的心在歌唱。因为她很确定她发现了第一块化石雷克斯霸王龙可鄙的人。

Chin并不是世界上唯一的古生物学家，世界上还有其他一些研究人员研究古代人类的粪便化石，以了解他们的饮食、健康和生活方式，还有一些研究灭绝动物的粪便化石。但Chin是该领域无可争议的领导者，她的工作为科学家们对中生代的理解带来了新的见解，当时高耸的爬行动物在地球上行走。“我想可以说，我研究的恐龙粪便比大多数人都多，”她谦虚地说。

“我说，‘这将是一个有趣的问题，但我是一名古生物学家，我对找出人类能产生的最大粪便量很感兴趣。’”

Chin研究的粪便化石被称为粪化石。化石形成的基本过程与骨化石形成的方式没有太大的不同:沉积物层覆盖在粪便上，以保护它免受空气、水和消耗动物的伤害，而富含矿物质的水则从粪便中渗出。渐渐地，矿物质取代了原始材料，留下了一个石头的复制品。

作为一个热情开朗的女人，阿成对有关她工作的笑话免疫——她听过所有的笑话。“我喜欢和恐龙一起工作，因为我可以更容易地限制我喜欢称之为便便者的东西!””她说。这个2.4升的标本来自加拿大萨斯喀彻温省，它不仅大到足以让人认为它是一个国王大小的野兽，它还含有骨头碎片，表明它的饮食是食肉的。这些证据，加上在附近沉淀物层发现的粪便霸王龙骨骼化石，让琴对她开创性的鉴定有了信心。

Chin现在是科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado, Boulder)的一名地质科学副教授。20多年来，他一直专注于研究粪便化石，因为这些化石具有揭示已灭绝的生态系统以及显示动物在这些生命网络中的位置的独特潜力。她研究这些残渣，想象自己如何回到最初。

Chin最近的调查为地球上发生的最具灾难性的事件之一提供了线索:白垩纪末期的全球灭绝事件。大约6500万年前，当一颗小行星或彗星撞击地球时，它不仅毁灭了非鸟类恐龙，也毁灭了世界上大约75%的物种:植物、昆虫、哺乳动物等等。Chin沉浸在毁灭和世界如何恢复的地质证据中。在这片死亡的土地上，生命找到了回归的途径，新的物种出现并繁荣起来。Chin和她的同事们认为，他们可能已经找到了那次复活的卑微起源。

CHin最近的发现源于她早期的训练，使她认识到低等生物在生命之网中的作用。像大多数崭露头角的古生物学家一样，她也读过关于19世纪牛津大学(Oxford University)地质学教授威廉·巴克兰(William Buckland)的文章。巴克兰从希腊文的粪便和石头中创造了coprolite这个词。巴克兰在研究了英国柯克代尔洞穴的遗迹后，成为了这一领域的创始人，该洞穴被认为是诺亚洪水的主要证据。事实上，巴克兰发现，这个洞穴是鬣狗的巢穴，食腐动物拖着它们的食物进食，留下它们自己的沉积物。巴克兰对鬣狗粪便化石的研究意义重大:这可能是第一个描绘生态系统轮廓的古生物学研究。这个古老的生命之网，连同它的贪婪的食肉动物和它们不幸的食物，可以追溯到这些食物留下的粪便。

20世纪80年代，陈在蒙大拿州立大学(Montana State University)攻读生物学硕士学位时，在传奇恐龙猎人杰克·霍纳(Jack Horner)那里找到了一份工作《侏罗纪公园》．起初，秦的工作只是把化石骨头切成薄片，以便霍纳在显微镜下观察。他们研究的化石是在蒙大拿的两种药物岩层中发现的，这是霍纳正在勘探的一块砂岩露头。岩层中富含一种新发现的鸭嘴龙的骨头慈母龙，不仅是骨头，还有巢和蛋，以及一些从巢上移开的奇怪的斑点沉积物。霍纳认为，这些嵌有植物化石碎片的大块岩石是恐龙肉饼。

“这是这项研究最酷的暗示。在这里，我们有证据表明恐龙和甲虫之间存在相互作用。”

Chin自愿研究这些化石，并开始努力确认它们确实是粪化石。“上下文是合适的，”她说，因为材料并不是作为一个均匀的层，而是作为离散的沉积物被发现的。它们没有特别像大便的形状，但是，她想，它们会从大鸭嘴恐龙身上掉落一段距离，并撞击地面。但她说，当她开始切割化石并在里面发现看起来像小洞穴的东西时，她发现了自己的烟枪。它们可能是粪甲虫洞穴吗？

她打电话给加拿大一位顶尖的蜣螂专家，解释了她的研究问题，他们同意在Chin去多伦多参加会议时见面。会议是在多伦多一家普通酒店的咖啡桌上举行的。“他从非洲带来了一些蜣螂球，而我带来了粪化石，”Chin回忆道。专家比较了每种材料的洞穴，并向Chin展示了明显的相似之处。在这一幕的中间，管家进来整理房间，但这两个科学家几乎没有抬头。“他向我展示了为什么粪化石中的洞穴是有特色的——他非常兴奋，我也非常兴奋，”Chin说。两位科学家开始挥舞手臂，兴奋地大声说这一定是粪便，肯定是!管家一直尽职地打扫卫生。

当大多数古生物学家梦想着将骨骼重建成整个动物的骨骼时，Chin意识到，少量的粪化石可以讲述一个更有趣的故事。她说:“身体化石是至关重要的，因为它们告诉我们生活在古代环境中的生物类型和它们的样子。”“这可以告诉我们，它们以特定的方式移动，有特定的牙齿，可以利用特定的饮食。”但它们不能告诉我们特定生物体之间的相互作用。”

由于一个充满恐龙的世界自然会涉及到大量的粪便，科学家们曾假定有生物体将这些物质回收到生态系统中。但没有直接证据表明这一过程是如何发生的。Chin的发现是白垩纪-古近纪(K-Pg)灭绝事件之前蜣螂活动的第一个证据。“对我来说，这是这项研究最酷的暗示，”Chin说。“在这里，我们有了恐龙和甲虫之间相互作用的证据。”

霍纳也对秦对粪化石的鉴定感到高兴，她随后的分析表明，恐龙肉中的植物物质来自针叶树。“粪化石是遗址中唯一保存下来的植物材料，它们确实帮助我们构建了整个生态系统，”霍纳说。“我们总是想重建生态系统，但通常很难做到。”霍纳解释说，在化石骨头旁边发现植物化石并不常见，因为植物材料在酸性环境中保存得更好，而骨骼在碱性环境中保存得更好。两种药物形成的粪化石提供了一种解决这个难题的方法，并产生了令人惊讶的信息。霍纳说:“确定恐龙咬掉的一口大小，可以告诉我们很多关于恐龙如何进食的信息。”

在与霍纳合作的过程中，Chin决定攻读地质科学博士学位，并写了关于食草恐龙粪化石的论文。不过，她并不认为粪化石会定义她的职业生涯;她希望转到古生物学的其他学科。“没人想和粪便扯上关系，”她慢吞吞地说。但她无法拒绝古生物学家不断送来的有趣的粪化石。“我不再试图重新定义我的研究，因为我们可以从化石粪便中学到很多东西，”Chin说。“我认为这些问题是我遇到过的最迷人的问题之一。”

T他最近提出的令秦始皇无法抗拒的问题，就藏在博物馆的里间，藏在高高的抽屉里的一个标本盒里。

她在北达科他州拜访了迪恩·皮尔森(Dean Pearson)，皮尔森是先锋小径地区博物馆(Pioneer Trails Regional Museum)的古生物学家，他对K-Pg做了大量工作。皮尔森试图重建大事件前后的环境，通过研究一个地质上丰富的露头，其中包含了撞击的证据。K-Pg边界的标志是一层含有高含量铱的薄沉积层，这种元素在地球上很稀少，但在小行星和彗星中丰富，还有两种由强烈撞击产生的岩石:震动石英和玻璃球。

通过研究这一地质边界上下的化石，皮尔森可以拼凑出北达科塔的古代生态系统。“在撞击之前，这里的环境温暖潮湿，”他说。“你可以把北达科他州西南部想象成佛罗里达大沼泽地。”这个场景充满了生命:恐龙、较小的爬行动物和老鼠大小的哺乳动物在草原上漫步，而鱼在溪流中游动，昆虫在空中嗡嗡作响。撞击结束了这个充满活力的世界，并带来了一个燃烧的火焰和黑暗天空的时代。研究人员认为，碰撞产生了大量的尘埃和灰云进入大气，足以阻挡阳光，阻止绿色植物的光合作用。植物群的死亡导致了以它们为食的动物群的毁灭，皮尔森阳光明媚的草原变成了一片腐烂的植被和尸体的荒凉景象。

皮尔森一直在仔细研究K-Pg边界层之上的沉积物，以确定哪些植物和动物恢复了生命，这是他探索灾难之后生命如何恢复的一部分。仅仅在边界层上方六厘米处，在地质时代的一眨眼间，他就发现了一些有趣的东西:洞穴的化石残骸。当阿成在2010年拜访他时，皮尔森把她扶上梯子，向装有标本的高抽屉里窥视，并向她展示了岩石中的隧道网络。阿成告诉他她已经有太多的项目了，她不可能再接一个了，但是，这些都很酷。

不情愿让位于好奇。Chin开始切割穿孔的岩石，并在显微镜下研究这些部分，并请她的同事Allan A. Ekdale对洞穴进行专家研究。他们共同确定，这些洞是水平的，形状和宽度一致，与现代蚯蚓创造的隧道惊人地相似。当秦在洞穴中发现了微小的粘土颗粒时，案子就结了。通过蚯蚓消化道的污垢会变成富含粘土的粪便。Chin意识到她看到的是一场大屠杀后在废墟中翻滚的蠕虫的粪化石。

蚯蚓可能帮助和教唆了动物的生存，导致了导致你的光荣进化过程。

“我认为蠕虫在撞击后立即反弹，”琴说。她认为，他们在地下洞穴中基本上受到保护，免受最初爆炸的影响，更重要的是，他们能够在随后漫长的饥饿时间内找到食物来源。她说：“人们推测，幸存下来的生物体是在碎屑食物网中。”。

密尔沃基公共博物馆的地质学家彼得·希恩是这一理论的主要支持者之一:他的工作表明，包括绿色植物在内的食物链中的动物陷入了困境。但以腐烂的有机物为食的腐食动物，以及以这些腐食动物为食的大型动物，生存的机会要大得多。Chin的蚯蚓很符合这一理论，因为它们在那个腐烂的世界里找到了大量可食用的分解植物。“我可以想象他们从地洞里出来，来到这个满目疮痍的场景，说，‘这对我来说很好!’”她笑着说。

并不是所有的脊椎动物都在这次灭绝事件中灭绝了:一些种类的鸟类、爬行动物和小型哺乳动物确实活了下来，并继续在地球上重新繁衍。例如，海龟似乎轻松地度过了末日，而一群名为多瘤动物的穴居类啮齿类哺乳动物却没有受到特别的惊吓。但他们是怎么做到的呢?古生物学家不仅记录了绿色植物的死亡，还记录了以这些植物为食的昆虫的死亡。“那些吃昆虫的动物可能需要一些其他的蛋白质来源，”Chin说，“而蠕虫可能是关键。”

研究人员一生都在讲述生命濒临灭绝的几英寸岩石中度过，他们说，Chin的虫洞纸为正在出现的脊椎动物如何生存并在地球上重新安家的新画面提供了一个很好的证据。

“这是一个很好的故事，一切似乎都是一致的，”罗德岛大学的古生物学家David Fastovsky说，他曾与Sheehan一起研究灭绝事件幸存者。他说：“通过的生物体是能够找到藏身之处的动物，它们可以以可用的食物和碎屑为食，这大概是唯一可用的东西类型。”。“Chin的论文非常强烈地强化了这种有害物质的信号，”他说。

换句话说，这些古老的蚯蚓可能帮助和助长了脊椎动物的生存，导致了辉煌的进化过程，其中就有了你。

这是一个优雅的理论:在世界的浪费中，一种生物找到了食物，并反过来为开始新的生命遗产的动物提供营养。这条蚯蚓自己的粪便把这个故事告诉了好奇的下巴。生命之书是用粪便书写的。

伊莉莎·斯特里克兰(Eliza Strickland)是《科学与技术》杂志的副主编IEEE频谱．