羽毛，讓長滿鱗甲的恐龍改頭換面

Posted 2022-12-31 羽毛

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羽毛，讓長滿鱗甲的恐龍改頭換面

左側的化石是遠古的爬行動物翼龍。圖中那只小野雞身上的絨毛，跟遠古爬行動物身上的柔軟羽毛很類似。攝影：ROBERT CLARK，國家地理撰文：Dan Vergano 這世界上是先有羽毛這種生物結構，還是先有鳥類這種帶羽毛的生物？科學家們現在可以確定地告訴你，是先有羽毛。不過，這個新發現可並不是從遠古的鳥類身上得出的，科學家們這次發現的是鳥類的祖先——恐龍。在最近柏林舉辦了一次學術會議上，科學家們慶祝他們從最著名的、有羽毛的恐龍——始祖鳥身上獲得了新發現，而柏林市藏有始祖鳥最完整的標本。始祖鳥，長期以來都被人們認為是「最早的鳥」，其生活在1.5億年前，是它讓人們意識到鳥類是恐龍遺留下來的活標本。始祖鳥甚至也讓達爾文為之癡迷過。不過，這次的新發現證實，早在始祖鳥扇動翅膀之前，世界上就已經有了羽毛。始祖鳥身上的羽毛經過了數千萬年的演化。藝術設計：SAMANTHA WELKER 英國布裡斯托大學的古生物學者JakobVinther說：「我認為，恐龍共同的祖先很可能就已經有羽毛了，而且所有恐龍都有某種類型的羽毛，正如所有哺乳動物都長有某種毛發一樣。」一系列顛覆性的發現都支持了Vinther的觀點，粉碎了電影《侏羅紀公園》裡面那種恐龍形象，而且，這些化石所描繪出的恐龍世界裡，到處都能見到羽毛。事情的轉機還要從上世紀90年代說起。當時，中國發掘出的化石層裡發現了種類多到令人驚訝的恐龍化石。這些恐龍都長有羽毛，能快速奔走。這些恐龍化石證實了人們的猜測。如今，越來越多有關恐龍的發現已經證明了長羽毛的恐龍究竟達到了何種程度： ——約1.2億年前，地球上生活著一種名叫「原始熱河鳥（Jeholornis）」的「雙尾」恐龍，其扇形的尾部長著一叢呈葉狀體的羽毛。該物種與現在的鳥類並無親緣關係，而且該發現指出，恐龍物種當中的羽毛特徵非常多樣。 ——今年7月，人們發現了一只保存完好的始祖鳥化石，它從頭到腳都長著羽毛，而之前人們一直以為始祖鳥只在翅膀和尾部長著羽毛。這些羽毛也表明，始祖鳥很可能並不會飛。 ——約1.6億年前，西伯利亞地區生活著古林達奔龍（Kulindadromeus），其身上長著一條條稀疏而柔軟的羽毛。之前發現的恐龍都屬於獸腳類恐龍，與暴龍屬和先進的鳥類均有親緣關係，而古林達奔龍不屬於此類。長有羽毛的古林達奔龍所屬的物種，跟那些與鳥類有親緣關係的物種並不相同。這說明，「恐龍的進化，並非直接指向我們所看到的鳥類這樣一個最終結果。」Vinther如是評說。2009年，中國發現的天宇龍，是一種長滿剛毛的奔龍，與鳥類祖先也沒有親緣關係。這兩次發現可以彼此相互印證。古林達奔龍的發現表明，其背部的暗紋很像羽毛，而與此同時，這個觀點也引起了一些爭議。英國愛丁堡大學的Steve Brusatte說：「現在，我們可以非常自信地說，那些羽毛並非鳥類及其近親的發明創造，而是恐龍早就進化出來的。」 Vinther認為，恐龍的皮膚上可能長著各種各樣復雜的剛毛和羽毛，他說，「這種現象甚至可以追溯到恐龍的祖先身上。」這其中很可能還包括生活在2.28億年前的翼龍。翼龍是會飛的爬行動物，「它的皮膚也是毛絨絨的。」總而言之，如德國波恩大學古生物學者Martin Sander所說，最近的這些發現不僅為長有羽毛的生物揭開了真面目，也有助於解釋其進化過程。圖上，鸚鵡嘴龍化石的尾部，可以看到剛毛細絲。攝影：ROBERT CLARK，國家地理 逐漸縮小的恐龍 羽毛極大地促進了恐龍的進化。最近關於化石尺寸的幾項調查表明，在始祖鳥出現之前的幾億年裡，鳥類祖先的身形曾出現過快速的萎縮。比如說，今年8月，南澳大利亞博物館古生物學者Michael Lee帶領的一支團隊在《科學》雜誌上發文稱，鳥類的恐龍祖先的重量，在5億年裡，從163公斤降到了0.8公斤，直至變成始祖鳥般大小。這一系列的恐龍，其身體尺寸的變化速率，比其它系列的恐龍要高得多。與該文章相伴發表的還有一篇評論。英國布裡斯托大學的Michael Benton寫道：小型化，「使鳥類真正成為了鳥類，而不再是一種會飛的恐龍。」是什麼導致了恐龍的小型化呢？答案就是羽毛。羽毛提供了一些進化的優勢——溫暖、炫耀，對於某些恐龍而言，還能讓它們飛翔——在與未長羽毛的同類和爬行動物的競爭的時候，長羽毛的恐龍更有優勢。上個月，《科學》雜誌上刊登了一篇關於近年來恐龍發現的綜述。在這篇綜述中，Sander及其同事們描繪了羽毛的進化路徑：起初恐龍身上只長有一點點絨毛，最後，鳥類飛上了天空。恐龍身上出現的第一縷羽毛，可能是為了保暖。耶魯大學的Richard Prum表示，將與蜥蜴鱗甲相關的兩段基因修改之後，就能生長出羽毛。對於恐龍這種溫血動物而言，羽毛能為其保暖。註：Yutyrannosaurus是暴龍（Tyrannosaurus）的祖先。制圖：EMILY M. ENG, MATTHEW TWOMBLY，國家地理更好的保暖，讓恐龍變得更小、更快，而且新陳代謝也會加快，如長足美頜龍（psognathuslongipes）就跟火雞一般大小。成功又會換來成功。Sander稱，1.8億年前，超級大陸岡瓦那大陸分裂之時，長有羽毛的恐龍物種開始增殖。超級大陸的分裂，一下子產生了多樣化的棲息地，也產生了許多多樣化的物種。最早的恐龍出現於2.3億年前，始祖鳥出現於1.5億年前，Sander說，在這期間，「恐龍變得越來越小，但是，之後，他們遇到了新的問題。」 恐龍顯耀自我 問題是什麼呢？所有這些新產生的物種都需要某種方式來區分自己，以便尋找配偶，同時也需要在對手面前掩飾自己，在捕獵者之前隱藏自己。早期的羽毛原型很利於保暖，這也解釋了為什麼現在的鳥類仍有一層柔軟的羽毛。但是，蓬松的絨毛在展示色彩的時候就不太妙了。 Sander稱，平淡的絨毛是有代價的，因為恐龍從其爬行動物祖先那裡繼承了色覺。他認為，恐龍很可能獲得了與當今鳥類一樣的「四色視覺」。四色視覺比人類的色覺更加高級，能夠識別紫外光譜範圍內的色調。因此，為了拯救自我，恐龍進化出了羽翼和羽毛——中間長著堅硬的羽莖，兩側的細絲呈脊狀排列。這種結構能夠展示更為明亮的色彩。有了緊密排列的細絲，就有了光亮的藍色、綠色，還有泛著光的彩虹色（常見於今天的蜂鳥喉部）。一排排名為黑素小體的彩色微粒，加上角蛋白，形成了這種明艷的結構性色彩。 7000萬年前，不只是始祖鳥之類的飛行動物，連嗜角偷蛋龍（Oviraptorphiloceratops）之類的奔龍身上都有這種羽狀羽毛。今年7月，古生物學者們報告稱，1.25億年前，長有四只翅膀的小盜龍似乎長著一條長長的、帶有羽毛的尾巴，這條尾巴的功能就像是一個空中減速板，能讓小盜龍滑翔著去捕捉獵物。過去的十年裡，圍繞著這些發現，已經形成了一個重塑恐龍羽毛顏色的手工業。2012年，布朗大學的Ryan Carney，以及國家地理學會的Waitt grantee在一份報告中提到，他們通過對已經變成化石的始祖鳥黑素小體進行研究，發現始祖鳥身上長的羽毛是啞黑色的，且有黑尖。最近柏林舉行的古脊椎動物學會的會議上，有人稱始祖鳥的羽毛缺少黑素小體，亦即其羽毛為白色，也有人稱Carney團隊的研究中提到的不過是石化的細菌而已，並非黑素小體。Carney對此一一進行了駁斥。他說：「如果那些是細菌，將會對尋找色彩的整個概念提出質疑。」但是，他說，新的化學光譜分析顯示，「這確實是黑素小體，而非細菌。」恐龍進化出明亮的羽翼和色覺之後，它們就開始得益於進化上的「循環反饋（feedback loop）」，羽毛開始長滿它們的獸皮。從這個觀點來看，飛翔幾乎是恐龍進化的一個副產品。對於那些很久之前統治世界的恐龍而言，飛翔，只是以另外一種方式奔跑、滑翔、高飛罷了。從1861年發現至今，始祖鳥就一直被認為是最早的鳥類，學者們也一直為它著迷。攝影：HELMUT TISCHLINGER 飛翔的化石 然而，恐龍並未統治所有地方。Sander說，它們征服了天空，但是它們卻不會遊泳，而羽毛似乎可以解釋它們不能遊泳的原因。最大的肉食性恐龍棘龍，似乎曾是唯一一種水生恐龍。他指出，除了企鵝，你幾乎找不出幾個能在遊泳方面勝過魚類和鯊魚的鳥類。對於恐龍而言，可能羽毛讓它們在陸地上進化成功了，但是在水裡它們卻幾乎沒有優勢。不管怎麼說，長了羽毛又會飛，讓早期的鳥兒從多樣化的環境中存活了下來。約6600萬年前，這些鳥兒的近大家滅絕的時候，會飛的技能對於它們的幸存似乎十分關鍵。如今，在我們中間飛來飛去、嘰嘰喳喳的，都是昔日地球霸主的後裔。 Koschowitz說：「許多恐龍愛好者們不惜一切代價都想看一眼恐龍，但是令我很驚訝的是，幾乎沒有人知道鳥類實際上就是恐龍。現實生活中的恐龍卻招人憎惡，它們在我們的城市中隨處可見，用那小小的爪子蹦來蹦去，到處孵化著恐龍後代。」Jamie Shreeve對本文有所貢獻，他曾參與報導11月份在柏林舉行的古脊椎動物學會的會議。本文來源：國傢地理中文網