化石世界也许并不像我们想象的那么灰色。对海生贝类更接近的观察揭示出一个丰富多彩的过去的幻影。

化石大多是缺乏色彩的。古代生物却可能像我们今天所看到的许多鸟儿和动物颜色那样鲜艳。但是化石记录并未显出颜色，因为这些生物的软组织在地质时间的进程中破坏了。有几种贝壳化石显示有颜色的踪迹，但无法说明这到底是活生物的本色还是由于铁的矿化作用之类的地质过程造成的。有关形成贝壳颜色的分子的新的生物化学信息不仅正在揭示为何颜色能幸存数百万年而且这些分子也许是更好理解远古环境的一把钥匙。

我们目前对化石颜色的了解大多来自被称为腕足纲——即人们熟知的“灯贝”，因为它们就像罗马早期的油灯——海洋无脊动物的贝壳之研究。作为最丰富的生命形式之一，腕足类出现于5.5亿年以前，因为它们保持着连绵不绝的化石记录，使今天的古生物学家深感兴趣。今天的海洋中生活着约400种腕足类动物，它们的壳呈现出绚丽多彩的颜色，从亮红色到桃红和棕色。这样的色彩在化石化过程中能保留下来吗？

对腕足类贝壳化石颜色的兴趣可回溯至19世纪有残余的暗淡颜色的带色贝壳化石的首次发现。既然颜色总是和无法保存的软组织结合在一起，这些颜色又是如何幸存下来的呢？1989年我们格拉斯哥大学的研究小组开始解答这一问题，对妆点着腕足动物贝壳的千千万万方解石微晶体内部的分子开展研究。埋藏的，或者说“封闭”于这些晶体之中的是另一些分子如蛋白质、脂类和糖类。晶粒内分子的提取是一个错综复杂的任务，涉及到通过破坏使其纠结在一起的蛋白膜分开晶体并在有机溶剂中溶解掉表面遗留的任何分子，留下的晶粒内分子必须仔细地与任何溶剂的痕迹区分开。

1"0年我们用这种方法从一个活的腕足动物贝壳中分离出3种不同的蛋白质。我们通过对它们作抗体对照检查这些晶体内部的分子。这些抗体直到晶体被溶解才有反应，所以这些抗体靶必定在晶体内部而不是在表面。我们没有着手寻找带颜色分子，但我们的试样是亮红色的，所以很清楚它包含有使贝壳显亮红色的分子。当我们采用分析化学上的混合技术将其分离时结果得到一种70个氨基酸的蛋白质附带两种类胡萝卜素。类胡萝卜素是长链烃，在动物和植物如西红柿和胡萝卜中是显橙色和红色的普通根源。

自从我们首创的研究开展以来已经分别在远至日本和新西兰的6种活的红色腕足动物中找到了同样的胡萝卜素——蛋白质。每个物种中该分子的氨基酸部分是如此相似以至我们能断定它必定是同样的分子。相反在另外10种缺乏色彩的腕足类中我们没有发现这种蛋白或类胡萝卜素的痕迹。

胡萝卜素——蛋白的位置与其说在贝壳晶体之间不如说在之中，这给我们一个线索理解为何那种彩色形式能幸存几亿年。格拉斯哥大学的阿尔汶 · 威廉姆斯1984年在他的腕足类化石研究中表明甚至在某些最古老的5亿年以上的化石中也可用电子显微镜看到晶体。看来这些晶体起着密封的时间容器作用，当其它软组织腐烂时保护着胡萝卜素——蛋白和其它分子?苏格兰奥班（oban）附近Dunstaffnage海洋实验工作的马修 · 柯林斯已证明当细菌渗透贝壳时位于晶体之间的那些分子在一年之内就会被破坏。但细菌不能轻易穿透方解石。

1988年俄勒冈大学的阿特 · 布科特和华沙大学的格特鲁达 · 彼尔纳特发现腕足类中带色的类型的存在已有4亿年之久。通常这些贝壳仅能显出原来颜色的部位，颜色本身已呈暗棕色或黑色。这种变化或许是由于C=C双键打开和别的色素结构变化，改变了吸收光的方式而造成的，但这种形式保存下来的事实完全说明原始色素得以幸存于生物晶体之中，只要它们变化不是很大，就有可能复原和鉴定它，或许还能得出原来的颜色。

还没有人尝试过从腕足类化石中提取类胡萝卜素。直到1965年加利福尼亚州拉约拉（La Jolla）的Scripps海洋学研究所的马克斯 · 布鲁梅尔才证明从化石中提取有色物质是可能的。布鲁梅尔阐明了已有1.7亿年的侏罗纪海百合保存下来的颜色类型有关的色素复杂的化学降解过程。尽管这些色素部分地受到保护，也已分解成新的化合物。古生物学家正在开始扩展这种研究。

苏格兰中部低地提供了包括腕足类在内的保存很好的化石的丰富来源。我们格拉斯哥大学小组已采集到许多3.5亿年的腕足类海豆芽属化石。初看上次这些化石除了通过其薄壳显出的岩石本色外不显颜色。但是反射光精确地沿着贝壳上的年轮呈现出很强的同心色带。这给我们的研究增加了新的内容，因为这些壳体是由磷灰石构成的一是一种甚至比方解石更耐久的地质材料。

在腕足类里的晶体内还发现了包括脂类和糖类在内的其它分子。这些久已灭绝的生物的遗留物也许提供了些研究的令人最感兴趣的方向：重现远古环境的可能性。弗吉尼亚大学的斯蒂夫 · 马考和奥克拉荷马大学的麦克 · 英格尔已经发展了一种精确测定贝壳和骨头化石分子的同位素组成的方法。他们能根据这些测试推论出该化石动物进食的资料。

看来腕足类从藻类得到的类胡萝卜素依附在蛋白质上，然后贝壳分泌细胞的分泌物复合其分子，色素就以这种方式被封闭在方解石晶体之中。这种类胡萝卜素将具有产生它的藻类的独特的同位素组成。然后研究人员就能以化石记录复原这种信息来重建该化石动物生活时期存在的藻类情况的轮廓。因为环境的主导条件，比如温度，影响着分子的稳定同位素组成，研究人员从化石分子能反推出环境情况。晶体内部的氨基酸，脂类和糖类所提供的同位素信号首次在活的腕足动物中用同样方法被校准。目前这一工作以有着长久和经过很好证明的化石记录的许多现代腕足类为根据正在进行。

[New Scientist，1992午11月16日]