毛发的梯度成熟实验对化石毛发的埋藏学启示  

Gradient maturation experiment on hairs implies taphonomic changes in fossil hairs

作　　者：李鑫[1] 周一擘 赵涛[2] 何行健 泮燕红 Li X;Zhou Y;Zhao T;He X;Pan Y

机构地区：[1]南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,关键地球物质循环前沿科学中心,生物演化与环境科教融合中心,地球科学与工程学院,南京210023 [2]云南大学古生物研究院,云南省地球系统科学重点实验室,云南省古生物学重点实验室,昆明650500

出　　处：《中国科学:地球科学》2025年第1期62-74,共13页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(42288201、41922011);中国科学院战略性先导科技专项项目(XDB26000000);中央高校基本科研业务费项目(0206-14380219)资助。

摘　　要：哺乳动物毛发作为与内温性、物理保护和伪装相关的关键特征,其地质历史记录可追溯至中生代.然而,关于毛发化石埋藏学的认识有限,阻碍了对其深时演化意义的理解.为此,我们对黑色毛发样品开展了梯度成熟实验来模拟化石毛发的埋藏过程.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱技术记录了模拟过程中毛发的形态结构、微观特征和化学成分的变化.结果表明,毛发的形态在温度达到150~175℃时就出现了损伤,在更高温度(200℃)下,毛发的形态完全丢失转变为流体状物质.但是毛发中黑素体的形态结构则具有更高的保存潜力,其微观结构也更稳定.拉曼光谱和FTIR光谱显示,随着温度升高,黑色素和角蛋白的特征峰发生了变化.尽管化学信号并未完全丧失,但FTIR光谱中酰胺特征峰的变化表明,角蛋白在高温(>200℃)下严重降解,而拉曼光谱中的黑色素特征峰则在高温下仍可被识别.这些结果通过主成分分析(PCA)和主成分分析-线性判别分析(PCA-LDA)得到了进一步的验证.此外,所有毛发样品在模拟实验中的拉曼信号均可与常见的地质碳质材料(腐殖酸)信号相区分,这表明拉曼光谱可用于检测化石中的黑色素.

关 键 词：哺乳动物毛发 黑色素 角蛋白 化石化 模拟埋藏 

分 类 号：Q915.2[天文地球—古生物学与地层学]