琥珀是植物树脂在地质历史中经过各种地质作用形成的化石，不仅能长期保存部分有机分子信息，也能包裹各类小型生物（昆虫等），因此被誉为记录远古生态系统的“时间胶囊”。
此外，琥珀（树脂体）也是一类常见的生烃母质，是煤岩学和石油地质学中重要的研究对象。特别是，树脂体可在较低成熟阶段发生热演化并产生液态烃，对探究油气资源形成机制和评价富有机质地层的生烃潜力意义重大。
长期以来，能够从岩石中分离并经化学分析确认的最早琥珀，来自约3.2亿年前的石炭纪晚期，且已知琥珀均被认为由种子植物产生。由于古生代地层中琥珀记录极为稀少，因此琥珀的起源和早期演化历史一直是未解之谜。
如今，一批来自中国新疆、距今约3.85亿年的微小琥珀，将琥珀的确切记录提前了约6500万年，并改写了“琥珀皆源于种子植物”的传统认知。
中国科学院南京地质古生物研究所博士后罗慈航在王博研究员指导下，与上海交通大学及国内外合作者，在新疆准噶尔盆地西北部中泥盆统呼吉尔斯特组的煤层中发现了这批琥珀。
研究团队从约10千克煤样中分离出数百粒微小琥珀颗粒（图1）。它们大多只有0.1—0.5毫米，最大约1.5毫米，在自然光下呈浅黄色至深褐色，在紫外光下则发出明显的蓝色荧光。
相关成果以“The earliest amber from the Middle Devonian of China”为题发表于《科学·进展》（Science Advances），DOI：10.1126/sciadv.aeh1266。
论文链接：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh1266
图1：新疆中泥盆世呼吉尔斯特琥珀
琥珀多以微小颗粒形式保存于煤层中，直径通常仅0.1–0.5毫米；在紫外光下可显示明显蓝色荧光。比例尺：0.2毫米（A–D）；0.1毫米（E–G）。
仅凭外观和荧光并不足以确认琥珀，因为煤中的其他有机质也可能表现出相似特征。研究团队因此采用傅里叶变换红外光谱（图2）和气相色谱—三重四极杆质谱（图3）进行分析。
结果显示，样品具有典型树脂的化学结构，含有丰富的倍半萜、二萜和萘酸类化合物，其中包括多种常见于松柏类树脂的松香烷型二萜；同时，它们缺乏若干被子植物树脂的标志性成分。多项证据共同确认，这些颗粒是迄今已知最早的、经过化学验证的独立琥珀，其化学组成与松柏类树脂近似。
图2：呼吉尔斯特琥珀与代表性琥珀/树脂的红外光谱特征
傅里叶变换红外光谱分析显示，呼吉尔斯特琥珀与现生和化石树脂具有相似的吸收特征，并表现出更接近裸子植物树脂的光谱信号。
图3：呼吉尔斯特琥珀的有机分子组成
三重四级杆气相色谱–质谱分析显示，呼吉尔斯特琥珀含有丰富的倍半萜、二萜和萘酸类化合物，具有典型琥珀的化学特征。
然而，这些琥珀形成时种子植物尚未出现。结合当地植物化石，潜在的植物来源包括前裸子植物或树状石松类，但由于尚未发现与琥珀直接相连的分泌组织，其确切来源仍无法确定。
不管来源如何，本发现证实部分中泥盆世维管植物已经具备合成复杂萜类树脂的能力，植物树脂生产这一重要演化创新出现得远比此前认识的更早。
树脂可以封闭伤口，并帮助植物抵御病原体、火灾和动物取食。研究人员认为，在泥盆纪，植物遭受节肢动物取食的证据仍较有限，因此早期树脂的演化可能主要与修复物理或火灾损伤、阻止真菌等病原体入侵有关。树脂生产能力或许提高了早期维管植物在陆地环境中的生存韧性，进一步促进了泥盆纪—石炭纪陆地植被的扩张。
这项研究还提示，早期琥珀往往颗粒微小、分布局限，可能长期被忽略。重新审视古生代煤层和细粒沉积物，并结合显微观察与化学分析，或许能发现更多关于植物防御系统和早期陆地生态演化的线索。
罗慈航
中国科学院南京地质古生物研究所博士后，主要从事中生代昆虫分类和古生态、琥珀生物群等方面研究。共发表第一/通讯作者SCI论文33篇，发表杂志包括Nature、Earth-Science Reviews、Geology、eLife、Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences等。受邀担任多个国际期刊（Nature Communications、Cretaceous Research等）的审稿人。在学期间，获得了第十三次李四光优秀硕士生奖（每年全国5人）、硕士、博士国家奖学金、中国科学院院长特别奖、国科大优秀毕业生、国科大三好学生标兵、地奥奖学金等奖励。
王博
中国科学院南京地质古生物研究所副所长、古生物学与油气地层应用全国重点实验室主任，主要从事深时陆地生态系统的重大革新及其资源环境效应研究。先后获得德国洪堡学者、青促会首批优秀会员、国家杰青项目和中国科学院青年科学家奖。现任中国古生物学会古无脊椎动物分会理事长、Proceedings of the Royal Society B、Palaeontology、Palaeoworld等杂志副主编。迄今主编论文集6本，以通讯/第一作者发表SCI论文90余篇，包括Nature（1篇）、PNAS（5篇）、Science/Nature/Cell子刊（17篇）、Geology（4篇）。研究成果5次入选“中国古生物学年度十大/重大进展”。
