树脂在现代植物中具有重要作用，既可在植物受伤后封闭伤口，也可帮助植物抵御微生物、野火和蛀木生物等的侵袭。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，如昆虫等，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。目前，经典教科书中介绍琥珀皆源自种子植物（包含裸子植物和被子植物），其最早记录来自美国约3.2亿年前的石炭纪晚期的地层。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。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士后罗慈航，在研究员王博、张海春指导下，与徐洪河团队、上海交通大学崔行骞团队的杨惠媛博士等国内外合作者，通过综合运用显微观察、红外光谱和有机地球化学分析技术，揭示了来自中国新疆中泥盆统呼吉尔斯特组的琥珀。这批琥珀距今约3.85亿年，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。该发现也为认识植物树脂分泌系统的起源、萜类树脂生物合成能力的早期演化，以及陆生植物的防御机制的起源提供了关键证据。
本次研究的琥珀样品产自新疆准噶尔盆地西北部呼吉尔斯特组古油藏剖面。研究区已发现有丰富植物化石——呼吉尔斯特植物群，其中包括石松类、工蕨类、早期真蕨类和前裸子植物等，是研究中泥盆世陆地植物面貌的经典地区。研究团队采集了约10千克煤样，在紫外光辅助下手工挑选出数百粒微小琥珀颗粒（图1）。这些琥珀颗粒直径大多仅0.1~0.5毫米，已发现最大颗粒约1.5毫米，自然光下呈浅黄色至深褐色，透明度从半透明到不透明；在紫外光下，它们显示出明显蓝色荧光，与周围黑色的煤基质形成鲜明对比。
由于煤中部分有机质也可能呈现类似树脂的外观或荧光特征，研究团队对呼吉尔斯特琥珀样品进行了傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和三重四级杆气相色谱–质谱分析（GC-MS/MS）。红外光谱分析结果显示，这些样品与现代和化石树脂具有高度相似的吸收特征，包括脂肪族C–H键、羧基C=O键和O–H键，以及甲基、亚甲基C–H键等特征峰，表明其整体化学结构符合树脂或琥珀的基本特征（图2）。同时，呼吉尔斯特琥珀缺乏部分典型被子植物琥珀的红外吸收特征，例如豆科类琥珀中常见的887 cm-1峰，以及龙脑香科类琥珀中常见的1360~1400 cm-1三联峰和1050 cm-1峰，而与松科、柏科和南洋杉科等裸子植物树脂的光谱特征更为接近。进一步的分子有机地球化学分析显示，样品具有典型琥珀的化学特征，含有丰富的倍半萜、二萜和萘酸类化合物（图3）。其中，多种松香烷型二萜及其衍生物常见于松柏类树脂；同时，样品缺乏被子植物树脂中常见的标志性化合物，如奥利烷等三萜类化合物。综合以上证据，研究团队确认这些颗粒为琥珀，其化学组成与裸子植物、特别是松柏类树脂具有较高相似性。
呼吉尔斯特琥珀形成于中泥盆世，早于种子植物的起源与辐射。因此，它们并非由种子植物产生，而是来自其他的维管植物。根据呼吉尔斯特植物群组成，这些琥珀潜在的植物来源包括前裸子植物和树状石松类，表明中泥盆世维管植物可能已经具备产生复杂萜类树脂的生物合成能力，为了解植物化学合成能力的演化提供了关键锚点。
该研究还为理解树脂的起源提供了新线索。泥盆纪是陆生植物快速扩张和陆地生态系统复杂化的关键时期，泥盆纪见证了植物体型增高变大、根系加深与复杂化、次生木质组织和大型叶片的首次出现。由于泥盆纪节肢动物取食维管植物的能力有限，因此树脂的起源更可能与野火或物理损伤后的修复，以及抵御真菌等病原侵入有关，而非由植食性动物的取食所驱动。
呼吉尔斯特琥珀的发现不仅大大提前了琥珀的最早化石记录，也提示人们重新审视古生代煤层和细粒沉积物中的微小琥珀颗粒。早期琥珀可能非常微小、分布局限且不易识别，因此长期被忽视。通过显微观察、红外光谱和有机地球化学分析技术的结合，本研究建立了识别微小琥珀的标准方法，并为探讨陆地植物防御机制、植物化学合成能力和早期陆地生态系统的演化提供了关键化石证据。
本研究得到国家自然科学基金委员会、中国科学院战略性先导科技专项（B类）等资助。
论文相关信息：Luo Cihang, Yang Huiyuan, Xu Honghe, Yang Zixiao, Wang Shengyu, Engel M.S., Liu Bingcai, Jarzembowski E.A., Boudinot B.E., Cui Xingqian, Zhang Haichun, Wang Bo, 2026. The earliest amber from the Middle Devonian of China.https://doi.org/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）。
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。
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