การขุดหาฟอสซิลของสัตว์ดึกดำบรรพ์ในจีน

ในปี 1991 เมื่อ Johny Waters แห่งมหาวิทยาลัย State University of West Virginia สหรัฐอเมริกาเห็นฟอสซิลของ echinoderm ที่นักวิทยาศาสตร์ผู้แทนจีนนำมาให้ดูในที่ประชุมของสมาพันธ์นักบรรพชีวินวิทยาที่ประเทศอังกฤษ ความสมบูรณ์ของฟอสซิลอย่างหาที่ติไม่ได้ ทำให้ตาของ Waters แทบทะลักออกจากเบ้า หลังจากที่ได้ซักถามเกี่ยวกับที่มาของฟอสซิลนั้น ก็รู้ว่าที่เมืองจีนยังมีฟอสซิลที่ดีกว่านี้อีกมาก Waters กับเพื่อนๆ จึงตัดสินใจเดินทางไปมณฑล Xinjiang เพื่อขุดหาซากกระดูกของสัตว์ในยุค Devonian ที่เคยมีชีวิตเมื่อ 355 ล้านปีก่อน และประจักษ์ด้วยตาว่าจีนมีฟอสซิลจำนวนมากที่อยู่ในสภาพสมบูรณ์ยิ่งกว่าสถานที่อื่นใดในโลก แต่ไม่ได้รับการขุดค้น เพราะพื้นที่ส่วนมากอยู่ใกล้พรมแดนติดกับรัสเซียและมองโกเลีย

อีก 4 ปีต่อมา Zhou Zhonghe ซึ่งเป็นนิสิตปริญญาเอกด้านบรรพชีวินวิทยาที่มหาวิทยาลัย Kansas ในอเมริกาได้เดินทางกลับไปเยือนบ้านเกิด เพื่อขุดหาฟอสซิลที่เมือง Beipiao ในมณฑล Liaoning ซึ่งอยู่ห่างจากปักกิ่งไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือประมาณ 400 กิโลเมตร และได้พบว่าที่ชายฝั่งทะเลสาบของมณฑลมีฟอสซิลของนกดึกดำบรรพ์ Confuciusornia ซึ่งเป็นไดโนเสาร์ที่มีขนาดเล็กเท่านกพิราบ แต่ตามตัวมีขน นี่จึงเป็นหลักฐานที่ยืนยันว่า นกเป็นสัตว์ที่มีวิวัฒนาการมาจากไดโนเสาร์ ซึ่งก็ตรงตามความคิดที่ John H. Ostrom แห่งมหาวิทยาลัย Yale ในอเมริกา ซึ่งได้เคยเสนอเมื่อปี 1973 ว่า ไดโนเสาร์มิได้สูญพันธุ์ไปจากโลก แต่ได้วิวัฒนาการไปเป็นสัตว์ที่เรียกว่านก และในปี 1964 เขาคือคนที่พบไดโนเสาร์ Velociraptor ซึ่งเป็นตัวละครเอกในภาพยนตร์เรื่อง Jurassic Park

การค้นพบที่ยิ่งใหญ่นี้ได้ทำให้ มณฑล Xinjiang และ Liaoning เริ่มกลายเป็นสวนสวรรค์ของนักบรรพชีวินวิทยาไปในทันที หลักฐานฟอสซิลต่างๆ ที่ขุดพบเพิ่มเติมได้ชักนำให้วงการวิชาการด้านนี้ของจีนมีการตื่นตัวมาก เพราะตระหนักว่า จีนเป็นแหล่งฟอสซิลของสัตว์ดึกดำบรรพ์ที่ดีที่สุดในโลก

โดยเฉพาะที่เมือง Lufeng ในมณฑล Yunnan มีฟอสซิลของไดโนเสาร์ sauropod ที่กินพืชและเคยมีชีวิตอยู่บนโลกเมื่อ 204-144 ล้านปีก่อน อีกทั้งพบฟอสซิลของสัตว์ใน phylum Arthropod ที่เคยมีชีวิตอยู่ในยุค Cambrian เมื่อ 543-490 ล้านปีก่อน รวมถึงปลา Psarolepis ซึ่งเป็นต้นตระกูลของปลาปัจจุบันด้วย

ส่วนที่บริเวณทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของมณฑล Xinjiang นอกจากจะพบฟอสซิลของ Echinoderm แล้วยังพบฟอสซิลสัตว์ยุค Devonian (417-354 ล้านปีก่อน) อีกเป็นจำนวนมาก

ทางด้านทิศตะวันตกเฉียงใต้ของมณฑล Guizhou มีการขุดพบฟอสซิลของสัตว์เลื้อยคลานในทะเล คือ thalattosaur ที่เคยมีชีวิตอยู่ในยุค Triassic เมื่อ 248-206 ล้านปีก่อน

ใน Inner Mongolia ที่พื้นที่ชื่อ Bayan Mandahu ที่นักบรรพชีวินวิทยาได้ขุดพบไข่ไดโนเสาร์ ฟอสซิลของเต่า ตะกวด และจระเข้เป็นจำนวนมาก

ด้านมณฑล Liaoning ทางทิศตะวันตกมีการพบฟอสซิลของ Sinosauropteryx prima ซึ่งเป็นไดโนเสาร์ขนาดเล็กที่มีขน ยืน 2 ขา และมีแขนแข็งแรง ในยุค Cretaceous ที่เคยย่างเดินบนโลกเมื่อ 144-65 ล้านปีก่อน รวมถึงฟอสซิลของนกยักษ์ pterosaur และฟอสซิลสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปลา ตะกวด และเต่ายักษ์

ส่วนที่มณฑล Shanxi ซึ่งอยู่ทางตอนใต้ของจีนมีการขุดพบฟอสซิลของลิง Eosimias อายุ 40 ล้านปี ในยุค Eocene ซึ่งเป็นต้นตระกูลของสัตว์ไพรเมท (primate)

ในมณฑล Zhejian โดยเฉพาะพื้นที่ที่อยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือมีการขุดพบหลักฐานการสูญพันธ์ครั้งยิ่งใหญ่ของโลกในช่วงรอยต่อระหว่างยุค Permo-Triassic เมื่อ 270-240 ล้านปีก่อน เพราะได้พบฟอสซิลของหอยกาบคู่ Ammonoid, Astracod, และ Cephalopod

และที่บริเวณส่วนกลางของมณฑล Guizhou มีการขุดพบฟอสซิลของสัตว์ยุค Precambrian (เมื่อ 600 ล้านปีก่อน) เป็นสัตว์หลายเซลล์ในยุคแรกๆ

ความอุดมสมบูรณ์ของฟอสซิลเช่นนี้ทำให้วงการบรรพชีวินวิทยาของจีนตื่นตัว เพราะการพบฟอสซิลมากมายทำให้นักชีววิทยารู้ความเป็นไปของวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและสภาพดินฟ้าอากาศว่าเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อนได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร มีวิถีชีวิตในการดำรงชีพอย่างไร จนกระทั่งกลายมาเป็นสัตว์ที่เรารู้จักในปัจจุบัน ข้อมูลฟอสซิลจึงช่วยเติมเต็มสมุดอัลบั้มของสิ่งมีชีวิตที่เคยอาศัยอยู่บนโลกให้เราวันนี้ได้สมบูรณ์ขึ้น

จึงเป็นเรื่องไม่น่าประหลาดใจที่รู้ว่า ในช่วงเวลาเพียงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ นักบรรพชีวินวิทยาจีนได้ขุดพบฟอสซิลของสัตว์ดึกดำบรรพ์ที่สำคัญจำนวนมากมาย โดยเฉพาะ Xing Lida ซึ่งนอกจากจะได้ติดตามศึกษารอยเท้าไดโนเสาร์ในสถานที่ต่างๆ ของจีนกว่า 100 แห่ง และได้จัดตั้งสมาคมนักล่าฟอสซิลสมัครเล่นขึ้น เพื่อรวบรวมข้อมูลที่เป็นองค์ความรู้ในการใช้บอกสภาพถิ่นอาศัย พฤติกรรมและธรรมชาติของสัตว์ดึกดำบรรพ์เหล่านี้ด้วย

Xing เกิดเมื่อปี 1969 และเริ่มสนใจไดโนเสาร์ตั้งแต่มีอายุได้ 6 ขวบจากการจดจ่อจ้องดูโทรทัศน์การ์ตูนที่บ้านในมณฑล Chaosan ซึ่งอยู่ทางตอนใต้ของจีน บิดามารดาเป็นแพทย์ที่สนับสนุนลูกชายคนเดียวของครอบครัวให้มีความหลงไหลคลั่งไคล้และผูกพันกับไดโนเสาร์มาก โดยได้ซื้อหนังสือจำนวนมากที่เขียนเกี่ยวกับไดโนเสาร์มาให้ลูกชายอ่าน จน Xing ในวัยรุ่น เข้าใจชีวิตและจิตใจของสัตว์สูญพันธุ์ชนิดนี้ดี และเริ่มสร้างฐานข้อมูลของไดโนเสาร์ด้วยตนเองได้ประมาณ 900 สปีชีส์ และใช้ชื่อจีนกำกับไดโนเสาร์แต่ละสปีชีส์ ซึ่งได้ทำให้นักชีววิทยาจีนพากันใช้ชื่อที่ Xing กำหนดมาจนทุกวันนี้

ความอยากรู้อยากเห็นทุกสิ่งทุกอย่างของสัตว์อสูรทำให้หนุ่ม Xing เขียนจดหมายถึง Martin Lockley แห่งมหาวิทยาลัย Colorado ในเมือง Denver สหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านฟอสซิลของรอยเท้าไดโนเสาร์ เพื่อขอคำชี้แนะในการขุดหารอยเท้าไดโนเสาร์ และ Lockley ก็ยินดีส่งคู่มือวิธีขุดและวิธีวิเคราะห์มาให้ Xing อ่าน

ในปี 2007 Xing ได้เข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยปักกิ่ง และตีพิมพ์ผลงานชิ้นแรกในชีวิตเกี่ยวกับไดโนเสาร์ยุค Cretaceous (65-130 ล้านปีก่อน) จากการได้วิเคราะห์รอยเท้าที่พบในมณฑล Sichuan

เมื่อสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีในปี 2009 Xing ได้งานทำเป็นผู้สื่อข่าวหนังสือพิมพ์ที่มีหน้าที่เขียนข่าววิทยาศาสตร์ อีกหนึ่งปีต่อมาได้เดินทางไปศึกษาต่อระดับปริญญาโทด้านบรรพชีวินวิทยาที่มหาวิทยาลัย Alberta ในเมือง Edmonton ของแคนาดา แล้วเดินทางกลับจีนเพื่อทำปริญญาเอกที่ University of Geosciences ตลอดเวลาที่อยู่ในจีน Xing ก็ยังติดต่อกับ Lockley อย่างสม่ำเสมอ และความสัมพันธ์ได้เปลี่ยนสภาพจากคนที่รู้จักมาเป็นเพื่อนร่วมงานที่รู้ใจ หลังจากที่ Lockley ได้เดินทางมาเยือนจีน เพื่อพบ Xing

ในปี 2012 Xing กับ Lockley เริ่มทำงานวิจัยด้านบรรพชีวินวิทยาร่วมกัน ตลอดเวลา 5 ปีที่ผ่านมาคนทั้งสองได้ผลิตผลงานวิจัยจำนวนกว่า 90 ชิ้น แม้งานส่วนใหญ่จะเน้นการวิเคราะห์รอยเท้าเพื่อใช้แสดงสถานที่หากินและช่วงเวลาที่ไดโนเสาร์สปีชีส์ต่างๆ ยังมีชีวิต รอยเท้ายังสามารถบอกพฤติกรรมและปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโนเสาร์สปีชีส์ต่างๆ ได้ด้วย Xing มีผลงานหนึ่งที่ทำให้เขามีชื่อเสียงคือการรายงานการพบรอยเท้าของไดโนเสาร์ sauropod ที่มีอายุโบราณที่สุดในโลก เพราะผลงานนี้แสดงให้เห็นว่าดินแดนเอเชียโดยเฉพาะในจีนเคยมีไดโนเสาร์สปีชีส์นี้เดินเพ่นพ่านเมื่อ 190 – 200 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นยุค Jurassic การค้นพบนี้ทำให้มันมีอายุโบราณกว่าที่ทุกคนเคยคิด

นอกจากนี้ Xing ก็ยังได้พบอีกว่า ไดโนเสาร์ปากเป็ด hadrosaur และ theropod ที่ลำตัวมีลักษณะคล้ายนกขนาดเล็ก รวมถึงนกยักษ์ pterosaur ก็เคยดำรงชีวิตอยู่ในยุคเดียวกัน คือ ปลายยุค Cretaceous โดย hadrosaur อาจเป็นอาหารของ theropod ที่มีขนาดใหญ่กว่าก็เป็นไปได้

ในปี 2016 Xing กับเพื่อนๆ ได้เสนอรายงานวิจัยในวารสาร Scientific Reports ว่า ในการศึกษารอยเท้าของไดโนเสาร์ sauropod ในมณฑล Gansu ของจีน เขาได้พบว่า สัตว์สปีชีส์นี้ว่ายน้ำไม่เป็น ซึ่งขัดกับความเชื่อของนักบรรพชีวินในอดีต โดยได้ศึกษาสภาพทางกายภาพของรอยเท้าที่ปรากฏเป็นแอ่งตื้นในหิน ซึ่งแสดงให้เห็นว่า sauropod ใช้น้ำในการพยุงตัวเวลาออกหาอาหารในน้ำลึก เพราะรอยเท้าเป็นแอ่งที่ค่อนข้างตื้น แต่เวลามันเดินในน้ำตื้น กรงเล็บและรอยเท้าที่ปรากฏจะฝังเป็นแอ่งลึกในดิน นี่แสดงว่า แทนที่จะว่ายน้ำ มันใช้เท้าเดินและพยายามทรงตัวให้เดินได้อย่างสมดุล

ผลงานวิจัยของ Xing เท่าที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า เขาเป็นนักบรรพชีวินชั้นนำคนหนึ่งของจีน และของโลก และจากจำนวนผลงานร่วม 90 ชิ้นซึ่งนับว่ามากสำหรับคนหนุ่มวัย 38 ปี นั่นแสดงว่า Xing ทำงานวิจัยอย่างค่อนข้างรีบเร่ง คงเพราะรัฐบาลจีนมีนโยบายจะพัฒนาอุตสาหกรรมจีนอย่างก้าวกระโดด ดังนั้นพื้นที่ต่างๆ ทั่วประเทศจึงถูกนัก “พัฒนา” ทำลายไปตลอดเวลา และ Xing ก็ได้พยายามปกป้องพื้นที่เหล่านั้นซึ่งเขาคิดว่ามีคุณค่าทางวิชาบรรพชีวินวิทยา โดยการปรามมิให้บริษัทเอกชนบุกรุกพื้นที่อย่างมิได้คำนึงถึงสิ่งใด อนึ่งเวลาทำงานภาคสนาม คณะสำรวจภายใต้การนำของ Xing จะไม่พยายามตอบคำถามใดๆ ของชาวบ้าน เช่นว่า พวกคุณกำลังทำอะไรกันอยู่ เพราะชาวบ้านเองก็ไม่เข้าใจว่าคนของ Xing จะมาสนใจพื้นที่ที่แห้งแล้งมากเพราะเหตุใด แต่คำตอบที่แท้จริงมีว่า ณ บริเวณชายทะเลเหลือง (Yellow Sea) ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากบ้านเกิดของขงจื้อ ดินแดนนี้เคยเป็นแหล่งชุมนุมของสัตว์ดึกดำบรรพ์เช่น sauropod, ornithopod และ theropod

นอกจากจะสนใจฟอสซิลไดโนเสาร์แล้ว Xing เองยังเป็นคนชอบสะสมฟอสซิลสัตว์ต่างๆ ที่พบฝังอยู่ในแท่งอำพันด้วย แต่ชิ้นที่ชอบมากที่สุดคือรอยเท้าไดโนเสาร์ที่ขุดพบใน 33 มณฑลของจีน ในดินแดนตะวันออกกลาง ในเกาหลีใต้ และในอเมริกา ปัจจุบัน Xing มีซากฟอสซิลที่เป็นสมบัติส่วนตัว จำนวนกว่า 200 ชิ้นแล้ว โดยเขาได้กว้านซื้อจากสถานที่ต่างๆ ที่ไปเยือน

ในปี 2016 Xing ได้รายงานการพบหางของไดโนเสาร์ตัวอ่อนที่มีขนติดอยู่ในก้อนอำพันอายุ 99 ล้านปีจากพม่า และได้เผยแพร่ผลงานนี้ในวารสาร Current Biology โลกจึงรู้จัก Xing ดีขึ้น ในปี 2017 Xing ได้รายงานการวิเคราะห์ซากนกดึกดำบรรพ์นั้น เมื่อผลงานนี้ปรากฏในวารสาร Gonwanna Research นักวิชาการทั่วโลกก็รู้จัก Xing ดีขึ้นมาก เพราะซากฟอสซิลที่ Xing พบสามารถบอกได้ว่า ไดโนเสาร์สปีชีส์ต่างๆ ในจีนเคยอาศัยอยู่ที่ใดบ้าง และเมื่อใด

ข้อมูลฟอสซิลที่ได้จาการขุดแสดงให้เห็นว่า ไดโนเสาร์ที่พบในจีนกับแคนาดามีความเกี่ยวพันกันอย่างใกล้ชิด เพราะดูไม่แตกต่างกันเลย เช่น ไดโนเสาร์กินเนื้อ Alectrosaurus ที่มีลำตัวยาว 8 เมตร และหนัก 2 ตัน ซึ่งพบใน Inner Mongolia และเป็นญาติสนิทของ T.Rex เพราะมีฟันโค้งที่แข็งแรงสามารถฉีกกัดเนื้อได้ง่ายดายเหมือนใช้มีดตัด การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าไดโนเสาร์เป็นสัตว์ที่มีความสามารถในการเดินทางมาก เพราะสามารถเดินจากจีนได้ถึงแคนาดา ข้ามช่องแคบ Bering ที่เคยมีสะพานดินโยงระหว่าง Alaska กับรัสเซีย

ความฝันหนึ่งที่คนทุกคนมีคือนักวิทยาศาสตร์สามารถจะสกัด DNA ของไดโนเสาร์จากฟอสซิลได้หรือไม่ และถ้าทำได้ การสร้างไดโนเสาร์จะเป็นจริงได้เมื่อใด

ในปี 2009 Mary Schweitzer นักบรรพชีวินจากมหาวิทยาลัย North Carolina State ที่เมือง Raleigh ในสหรัฐอเมริกาได้อ้างว่า เธอสามารถสกัดโปรตีนจากฟอสซิลของไดโนเสาร์อายุ 65 และ 80 ล้านปีได้ แต่ไม่มีใครเชื่อ เพราะทุกคนคิดว่า กลุ่ม amino acid ในโปรตีนนั้นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ขณะ DNA ของเซลล์สลายตัว จึงเป็นเรื่องยากมากที่ฟอสซิลของ Schweitzer จะไม่มีโปรตีนของสัตว์ปัจจุบันเข้าไปปนเปื้อนตลอดระยะเวลา 100 ล้านปีที่ผ่านมา

ถึงปี 2016 Enrico Cappellini แห่งมหาวิทยาลัย Copenhagen ในเดนมาร์กได้รายงานการพบโปรตีนอายุ 3.8 ล้านปีในเปลือกไข่นกกระจอกเทศ การค้นพบนี้ทำให้นักบรรพชีวินวิทยายอมรับว่า การสกัด DNA ดึกดำบรรพ์ออกมาวิเคราะห์เป็นเรื่องที่เป็นไปได้

ในวารสาร Journal of Proteome Research ฉบับเดือนมกราคมปีนี้ Schweitzer กับคณะรายงานการใช้เทคนิค mass spectrometry ที่มีความไวสูงกว่าเดิมมากวิเคราะห์ฟอสซิลของไดโนเสาร์ปากเป็ด Brachylophosaurus canadensis โดยได้ใช้สารละลาย methanol กำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจนหมด เพื่อนำโปรตีน collagen ที่พบในเนื้อเยื่อติดกระดูกมาเปรียบเทียบกับ collagen ของสัตว์ปัจจุบัน เธอได้พบว่า มีโปรตีน 3 ชิ้นส่วนที่มีลักษณะเหมือนโปรตีนที่พบในตัวจระเข้ ปัจจุบันทุกประการ นั่นแสดงว่า collagen ที่เธอใช้วิเคราะห์เป็นของ Brachylophosaurus canadensis จริงๆ และเธอได้ให้เหตุผลว่าการที่ collagen สามารถมีชีวิตอยู่ได้นานถึง 100 ล้านปี เพราะเวลาเซลล์เม็ดเลือดแดงสลายตัว หลังจากที่สัตว์ตาย hemoglobin จะขับเหล็กที่มีในเลือดออกมาทำปฏิกริยากับโปรตีนที่อยู่ใกล้เคียงทำให้โปรตีนนั้นตกตะกอน

ในวารสาร Nature Communications ฉบับเดือนมกราคมปีนี้ Robert Reisz แห่งมหาวิทยาลัย Toronto ในแคนาดา ได้รายงานการพบ collagen อายุ 195 ล้านปีของไดโนเสาร์กินพืช Lufengosaurus ที่ขุดพบในมณฑล Yunnan ทางภาคตะวันตกเฉียงใต้ของจีน และใช้เทคนิค Raman spectroscopy กับแสง synchrotron ทำ Fourrier transform infrared microspectroscopy (SR-FTIR) และประจักษ์ว่า collagen บางส่วนของไดโนเสาร์สอดคล้องกับ collagen ของสัตว์ปัจจุบัน จึงสามารถใช้ชี้บอกเส้นทางวิวัฒนาการของไดโนเสาร์ได้ระดับหนึ่งว่า สัตว์กินพืชปัจจุบันกับ Lufengosaurus มีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ประตูทางเข้า Jurassic Park ได้เปิดออกแล้ว การคืนชีพสัตว์ดึกดำบรรพ์จึงเป็นเรื่องที่น่าติดตามต่อไป

อ่านเพิ่มเติมจาก Grave Secrets of Dinosaurs: Soft Tissues and Hard Science โดย Phillip Manning ใน National Geographic Book ปี 2008



เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน

ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์