在古生物学与考古学领域，隐藏着哪些神秘的线索？有没有一种方法，可以让我们了解古生物如何生存，吃什么，甚至推测当时的环境状态？哪些化石能够在亿万年后依然保存着古生物的饮食痕迹？它们就是3位古老的“信使”——牙结石、胃容物和粪便化石。
牙结石、胃容物和粪便化石（图源：《知识就是力量》杂志）
牙结石：饮食与健康的
“时光宝盒”
牙结石是由残留的食物颗粒与口腔中的微生物和唾液混合，在牙齿表面逐渐沉积而成的。
通过对牙结石进行元素分析、化学成分鉴定，能够确定其中包含的物质，进而推断古生物所摄入食物的种类，以及生存环境中的化学元素分布情况。
分子生物学技术也被应用到牙结石的研究中，通过提取牙结石中的古DNA分子或古蛋白质（关于古DNA分子详见本期《分子考古学家的科研日常》），尝试重建古生物的遗传信息和生理特征，从而更深入地了解它们的生存状态和演化历程。
东亚早期现代人的“菜单”
以湖南省道县福岩洞出土的人类牙结石为例，科研团队借助先进的技术手段，从中分析发现了橡子、块根块茎等多种植物的淀粉粒。这说明，在距今12万～8万年前，东亚早期现代人已经开始广泛利用富含淀粉的植物资源了。
湖南省道县福岩洞出土的人类牙结石（图源：《知识就是力量》杂志）
可以想象，在艰难的环境中，东亚早期现代人展现出了惊人的适应能力和创造力，他们努力寻觅着食物资源，学会了识别可以安全食用的植物，凭借着智慧与勤劳在这片土地上坚韧地生存着。
远古“草食英雄”：施泰因海姆嵌齿象的生态适应之路
现代象类的祖先——施泰因海姆嵌齿象，它们的牙结石更是有着独特的故事。科学家在其牙结石中发现了草类的植硅体（某些高等植物从地下水中吸取了可溶性二氧化硅，二氧化硅会沉淀于植物细胞内部或者外部位置，从而形成含非晶态的二氧化硅颗粒），表明它是纯粹的食草动物。
嵌齿象生态复原图（图源：《知识就是力量》杂志）
施泰因海姆嵌齿象生活在距今约1600万年的新疆准噶尔盆地。那时，准噶尔盆地的大部分区域还是温暖湿润的森林，大规模草原尚未出现。施泰因海姆嵌齿象却大胆地选择以草为食，这种独特的食性在当时极为罕见。
象牙牙结石提取图（图源：《知识就是力量》杂志）
随着环境的变化，该地区出现了小范围的草原，施泰因海姆嵌齿象因提前适应吃草而得以生存。
为更好地适应吃草生活，它们的牙齿不断进化，齿冠变高，釉质齿板排列更密集，形成了巨大而耐磨损的磨盘般臼齿结构，提高了对食物的消化效率，从而存活了下来，成为现代象类的祖先。
胃容物：
饮食的“直接密码”
胃容物就像是古生物饮食的直接密码，能让我们确切知晓古生物在死亡前的最后一餐。通过分析胃容物中的植物种子、果实、叶子、昆虫、小型动物等，可以确定古生物的食性——若胃容物中主要为植物材料，该古生物可能是草食性动物；若含有大量动物骨骼和毛发，则很可能是肉食性动物。胃容物还能提供古生物生存环境的信息，例如发现特定地区的植物种子，就能推断古生物曾生活在那个地区。
古鸟胃容物（图源：《知识就是力量》杂志）
热河鸟与它的木兰叶美食
热河鸟生活在距今约1.2亿年前，是除始祖鸟之外和鸟类祖先最接近的一个支系，2002年，由我国古生物学家发现并以其原始的尾巴和化石产地命名。
热河鸟有着灵敏的嗅觉，白天外出觅食，晚上回巢休息，体型与野鸡十分接近。不同于有着一口锋利牙齿的恐龙，它们只有几个小小的牙齿；也不同于现在的鸟类，它们拥有一条像恐龙一样的、由20多节骨质尾椎所组成的尾巴。
但热河鸟究竟在食用哪种植物呢？答案藏在热河鸟的胃容物中：科研人员利用植硅体分析、X射线、CT扫描、扫描电子显微镜、几何形态分析等手段，证实热河鸟的胃容物中保留了来自木兰类叶子的植硅体。
粪便化石：
消化系统的“最终谜底”
提到粪便化石，很多人首先会联想到不好的气味。但经过漫长的地质历史时期，粪便化石中的有机物质已经被矿物逐渐替代，并且在石化过程中，那些会产生臭味的挥发性物质早已消失殆尽。所以，当科研人员发现和研究粪便化石时，通常不会闻到臭味。粪便化石虽然看起来不太美观，却是古生物消化系统的终极产物，蕴含着丰富的信息。
粪便化石（图源：《知识就是力量》杂志）
通过分析粪便化石的形状、大小、成分等，可以推断古生物的食性和消化方式——草食性动物的粪便化石通常较大且形状规则，含有大量植物纤维；肉食性动物的粪便化石则相对较小、形状不规则，可能含有动物骨骼碎片等。
粪便化石还能反映古生物所处的生态环境，若其中发现特定的花粉或孢子，就能推断古生物生活在该植物生长的环境中。
粪便化石中的生物多样性密码
科研人员曾在河南省“许昌人”灵井遗址的鬣（liè）狗粪便化石中，发现丰富的动物毛发、骨骼碎片以及植物纤维等。通过对这些物质的分析，可以推断出鬣狗的食物来源较为广泛，既包括小型哺乳动物，也有一定比例的植物性食物。这说明，在特定的历史时期内，该地区展现出了丰富的生物多样性，各个物种编织成一张错综复杂的食物网。
“许昌人”灵井遗址（图源：《知识就是力量》杂志）
此外，粪便化石还可能包含其他有价值的信息，如动物的健康状况、消化系统的特点等。对粪便化石的深入研究，有助于我们更加全面地认识古生物的生存状态和演化历程。
牙结石、胃容物和粪便化石以不同的方式记录着远古生命的历史片段。它们的存在，使得古生物学与考古学不再仅仅是化石的堆砌与分类，而成为一个活生生的、充满细节的故事讲述平台。通过这些“信使”，我们不仅能够了解到古生物如何生活、吃什么，甚至可以推测当时的环境状态，构建起一幅幅生动的历史画面。
原文标题：古代生物消化系统“三剑客”
编辑：4925
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号
↓ 点击标题即可查看 ↓
