琥珀中發(fā)現(xiàn)恐龍尾巴，能復(fù)制一頭出來(lái)嗎？
?根據(jù)琥珀復(fù)原的手盜龍類恐龍 繪圖：張宗達(dá)
撰文 | 羅伊德
責(zé)編 | 程莉
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一只毛茸茸的小恐龍?jiān)阽曛辛粝铝俗约鹤詈蟮囊凰?，一億年后，成為人類手中恐龍時(shí)代最真的物件。從今往后，我們也算看過(guò)“真”恐龍的樣子了。
－－邢立達(dá)
2016年12月9日凌晨，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）的邢立達(dá)博士在社交平臺(tái)上留下這段充滿溫情的感慨。
就在這天，中加英美等國(guó)的古生物學(xué)家宣布，他們發(fā)現(xiàn)了有史以來(lái)第一件琥珀中的恐龍標(biāo)本。這項(xiàng)由邢立達(dá)博士與加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安·麥凱勒教授領(lǐng)銜的研究，論文于北京時(shí)間12月9日凌晨發(fā)表于《細(xì)胞》出版集團(tuán)旗下的生物學(xué)著名刊物《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）。
消息一出，受到了中外媒體、古生物愛(ài)好者的密切關(guān)注。
琥珀中有恐龍？在古生物學(xué)中，這恐怕是異想天開(kāi)。但大自然就是喜歡與人類開(kāi)玩笑，這一次，琥珀中真的發(fā)現(xiàn)了恐龍。
一段“新鮮”的恐龍尾巴
早在今年6月，邢立達(dá)和麥凱勒的團(tuán)隊(duì)公布琥珀中首次發(fā)現(xiàn)古鳥(niǎo)類的記錄，就引起過(guò)廣泛的關(guān)注。他們也曾在琥珀中發(fā)現(xiàn)過(guò)一些較為特殊的羽毛，但無(wú)法確定這些羽毛是來(lái)自什么動(dòng)物。邢立達(dá)說(shuō)：“以前在琥珀里發(fā)現(xiàn)的標(biāo)本包括可能屬于恐龍的孤立的羽毛，但沒(méi)有可以識(shí)別的身體組分，所以一直有爭(zhēng)議。”
事實(shí)上，頁(yè)巖中的一些恐龍化石也保存有羽毛，但這種保存方式只能留下相對(duì)有限的細(xì)節(jié)。
?邢立達(dá)（右）和瑞安·麥凱勒教授
“在發(fā)現(xiàn)古鳥(niǎo)類翅膀之后，我意識(shí)到，有著類似尺寸的非鳥(niǎo)小恐龍，也是有很大的幾率會(huì)出現(xiàn)在琥珀之中的，”邢立達(dá)博士回憶道，“之后我們誤打誤撞地找到了！那是一段毛茸茸的尾巴，打眼一看像極了一顆掃帚菜?！?/p>
雖然只有一段尾巴，但是，“這是世界上第一個(gè)琥珀恐龍骨架標(biāo)本?！?邢立達(dá)不無(wú)自豪道。也就是說(shuō)，這是人類首次有機(jī)會(huì)在琥珀中見(jiàn)到非鳥(niǎo)恐龍的化石。
?緬甸的琥珀礦區(qū) 攝影：李墨
標(biāo)本來(lái)自著名的琥珀產(chǎn)區(qū)之一，緬甸北部克欽邦胡康河谷。這個(gè)地方的琥珀距今約9900萬(wàn)年前，屬于白堊紀(jì)中期的諾曼森階。在礦區(qū)，當(dāng)?shù)厝顺Ｒ源笙鬄榻煌üぞ摺?/p>
?緬甸的琥珀礦坑 攝影：李墨
事實(shí)上，沒(méi)有緬甸身份證明的外國(guó)人很難被允許進(jìn)入礦區(qū)，違規(guī)進(jìn)入甚至?xí)猩ｋU(xiǎn)。做研究所用的琥珀，往往是邢立達(dá)等人在政府控制區(qū)的密支那市場(chǎng)淘來(lái)的。
?根據(jù)琥珀復(fù)原的手盜龍類恐龍 繪圖：張宗達(dá)與劉毅
“標(biāo)本非常小，尾巴展開(kāi)后長(zhǎng)度約為6厘米，推測(cè)全身長(zhǎng)度為18.5厘米?！毙狭⑦_(dá)介紹說(shuō)，“尾椎延長(zhǎng)，而且沒(méi)有像現(xiàn)代鳥(niǎo)類和它們的近親一樣融合成一根柱狀體（也就是尾綜骨）。不太發(fā)達(dá)的尾羽也表明我們的標(biāo)本在獸腳類恐龍演化樹(shù)上處于較低的位置（可能是基干手盜龍類）?！?/p>
正是這些特征表明這是非鳥(niǎo)恐龍標(biāo)本。
盡管從科學(xué)角度來(lái)看，通過(guò)蚊子肚子里的恐龍血來(lái)克隆恐龍根本不可能實(shí)現(xiàn)，但科幻電影《侏羅紀(jì)公園》中的這一橋段一直是眾多恐龍迷心中的“最終幻想”。如今我們似乎不再需要“幻想”，因?yàn)殓甑奶厥庑裕覀冊(cè)阽曛幸?jiàn)到的恐龍與其生前的形態(tài)幾乎一模一樣。
?美麗的羽毛細(xì)節(jié)
“我研究恐龍數(shù)十年，并不曾想過(guò)，有朝一日能看到如此‘新鮮’的恐龍?！闭撐牡淖髡咧?，加拿大皇家科學(xué)院院士、阿爾伯塔大學(xué)菲利普·柯里教授說(shuō)。琥珀中的恐龍標(biāo)本保存如此之完好，是研究古生物演化的科學(xué)研究者們所夢(mèng)寐以求的。
羽毛與尾椎骨里的玄機(jī)
?琥珀里的恐龍尾巴
這件標(biāo)本乍一看接近黑色，但在適宜的光照條件下，我們可以發(fā)現(xiàn)標(biāo)本的背面有著栗棕色的羽毛，而腹面則是蒼白或幾乎白色的羽毛。這種上深下淺的保護(hù)色在很多現(xiàn)生動(dòng)物身上都存在。
已經(jīng)過(guò)去了9900萬(wàn)年之久，尾部的顏色難道不會(huì)“年老色衰”嗎？是如何確定顏色的呢？
瑞安·麥凱勒說(shuō)：“尾羽中還保存著可以辨認(rèn)的色素痕跡。我們針對(duì)琥珀羽毛做出的最精細(xì)的研究之一就是用標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡觀察色素的密度和分布。”
可見(jiàn)色彩可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)去9900萬(wàn)年間的熱度、壓力和化學(xué)改變而發(fā)生變化，但色素密度和分布可以和包裹在樹(shù)脂中的現(xiàn)代鳥(niǎo)類羽毛做直接對(duì)比?！霸谶@個(gè)標(biāo)本中，尾部下方的羽毛幾近透明，生前應(yīng)該是白色或蒼白色，而尾部商標(biāo)名的羽毛呈栗棕色，顏色可能有所變化，但肯定深于下表面的顏色?！?瑞安·麥凱勒進(jìn)一步解釋說(shuō)。
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所副研究員白明博士和中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副研究員黎剛博士介紹說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)獲取標(biāo)本之后，綜合運(yùn)用了多種無(wú)損成像和分析手段來(lái)研究標(biāo)本，包括中科院動(dòng)物所的顯微CT、北京同步輻射裝置（BSRF）的硬X射線相襯CT、X射線熒光成像和X射線近邊吸收譜、上海同步輻射裝置的硬X射線相襯CT等。通過(guò)對(duì)CT數(shù)據(jù)的重建、分割和融合，無(wú)損得到了隱藏在羽毛內(nèi)部的尾部脊椎的高清3D形態(tài)。
?微CT展示尾部的骨骼與羽干細(xì)節(jié)
這段毛茸茸的尾巴包括了至少9個(gè)尾椎，研究者們給這件標(biāo)本起了一個(gè)昵稱叫“伊娃”。
有趣的是，“伊娃”也是邢立達(dá)讀碩士時(shí)的導(dǎo)師夫人的名字，她是丹麥一位非常優(yōu)秀的古植物學(xué)家。
從伊娃標(biāo)本的尾巴骨骼形態(tài)上看，它與典型的非鳥(niǎo)虛骨龍類恐龍（coelurosaurs）類似，而區(qū)別于典型的古鳥(niǎo)類；從羽毛上看，標(biāo)本可歸屬于基干手盜龍類（maniraptorans）。手盜龍類是虛骨龍類的一個(gè)演化支，主要包括了阿瓦拉慈龍類、竊蛋龍類、鐮刀龍類、恐爪龍類、鳥(niǎo)類等，這些恐龍的一個(gè)共同特征為手掌能夠折疊。
手盜龍類中不乏一些非常小的個(gè)體，比如生活在1.6億前的中國(guó)華北的近鳥(niǎo)龍，近鳥(niǎo)龍的體長(zhǎng)僅34厘米，重約110克，是一種擁有飛羽的小型恐龍。伊娃標(biāo)本的尺寸與近鳥(niǎo)龍較為接近。此外，伊娃標(biāo)本尾椎腹側(cè)明顯的溝槽結(jié)構(gòu)和許多虛骨龍類相似，但還沒(méi)有在長(zhǎng)尾鳥(niǎo)類中報(bào)道過(guò)。
?羽支分支結(jié)構(gòu)的特寫(xiě)
“羽毛形態(tài)是本次研究的重點(diǎn)之一?！比鸢病渼P勒教授說(shuō)道。伊娃標(biāo)本保存了非常精致的羽毛形態(tài)學(xué)細(xì)節(jié)，包括其尾部上羽毛與羽囊的排列方式，微米級(jí)的羽衣特征。
羽毛的分支結(jié)構(gòu)是羽毛演化中出現(xiàn)的獨(dú)特特征。
?羽支分支結(jié)構(gòu)的特寫(xiě)
伊娃具有發(fā)達(dá)的羽支和羽小支，也顯示出了羽支如何相互融合形成側(cè)邊長(zhǎng)有羽小支的羽軸。在接近羽毛尖端的地方，羽支和羽軸很難區(qū)分。即使是在羽毛基底部，它們的區(qū)別也不是非常明顯。有關(guān)現(xiàn)代鳥(niǎo)類羽毛演化的研究中也發(fā)現(xiàn)了這種生長(zhǎng)形式，但化石中還從沒(méi)出現(xiàn)。
?尾巴基部的羽毛特寫(xiě)
“我們的新標(biāo)本不僅解決了羽毛為什么會(huì)演化出來(lái)這個(gè)大命題，而且還具體地呈現(xiàn)出了現(xiàn)代鳥(niǎo)類羽毛（三層分支）的形成過(guò)程。羽軸的演化額外長(zhǎng)長(zhǎng)的片狀羽毛創(chuàng)造了條件，” 瑞安·麥凱勒說(shuō)，“這種羽毛不僅可以調(diào)節(jié)體溫、提供偽裝或視覺(jué)信號(hào)，還擁有更強(qiáng)的飛行控制能力。”
要知道，羽毛演化發(fā)展模式中一直有一個(gè)懸而不決的問(wèn)題，即，是羽小枝先演化出來(lái)，還是羽軸先演化出來(lái)？伊娃的特征為羽枝融合形成羽軸時(shí)已具有羽小枝這一羽毛發(fā)育模型提供了依據(jù)。
徐星研究員補(bǔ)充道：“從羽毛演化角度，伊娃標(biāo)本要更原始一些，介于似鳥(niǎo)龍類與尾羽龍類之間?！?/p>
能復(fù)制出一個(gè)恐龍嗎？
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)BSRF的同步輻射X射線熒光成像獲得了化石斷面的微量元素分布圖，其中鈦、鍺、錳、鐵等元素的分布與化石的形態(tài)吻合度很高，蘊(yùn)含著豐富的埋藏學(xué)信息。
“伊娃標(biāo)本的斷面出現(xiàn)了高度富集的鐵元素，近邊吸收譜分析表明，其中80％以上的鐵樣本為二價(jià)鐵，這些是血紅蛋白和鐵蛋白的痕跡?！崩鑴偛┦拷忉尩馈?/p>
“我們能從這個(gè)標(biāo)本里看出它還殘留一些來(lái)自血液中或腐敗產(chǎn)物中的鐵，它們保存在骨骼周圍的碳膜中（即軟組織殘?。?/span>。但它也讓我們看到了未來(lái)從類似標(biāo)本中分析出蛋白質(zhì)碎片或色素的希望，這或許可能讓我們獲得造跡者保存方式、親緣關(guān)系或初始顏色的細(xì)節(jié)。” 瑞安·麥凱勒這樣說(shuō)。
但是，很可惜，標(biāo)本里沒(méi)有可能保留著恐龍的DNA，電影《侏羅紀(jì)公園》中恐龍復(fù)活場(chǎng)景依舊只能是科幻。
這是因?yàn)?，“最新的研究成果表明即便只?jīng)過(guò)了幾千年，我們也無(wú)法從樹(shù)脂（類似于琥珀亞化石）里提取DNA。” 瑞安·麥凱勒解釋說(shuō)，“DNA的半衰期大概只有521年，會(huì)在琥珀中迅速降解，沒(méi)法保存有效的基因信息。20世紀(jì)90年代的時(shí)候，由于《侏羅紀(jì)公園》的影響，大家覺(jué)得有希望從白堊紀(jì)的琥珀中提取出DNA，但后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)早期結(jié)果都沒(méi)法重現(xiàn)，或者只是標(biāo)本遭到污染后得到的假結(jié)果?！?/p>
未來(lái)還會(huì)從中發(fā)現(xiàn)更多奧秘
伊娃標(biāo)本是一只體型極小的龍，它可能是因?yàn)槭芾в跇?shù)脂而死，也有可能是樹(shù)脂落在了它的尸體上并逐漸硬化。瑞安·麥凱勒猜測(cè)道。
“基于目前骨骼形態(tài)，我們還無(wú)法判斷伊娃標(biāo)本是幼年個(gè)體或成年個(gè)體，”臺(tái)北市立大學(xué)運(yùn)動(dòng)能力分析實(shí)驗(yàn)室的曾國(guó)維教授表示，“伊娃標(biāo)本沒(méi)有掙扎的跡象，也無(wú)明顯的皂化外觀，這表明標(biāo)本很可能在被樹(shù)脂包裹時(shí)已經(jīng)死去，但標(biāo)本并沒(méi)有明顯的腐敗特征，說(shuō)明它可能剛剛死亡，是一具相對(duì)新鮮的遺骸。至于伊娃標(biāo)本的死因，目前我們還沒(méi)法斷定，自然死亡或被掠食者捕殺都不能排除，還需要進(jìn)一步的詳細(xì)研究。”
“尾部的乳白色部分表明它在被包裹起來(lái)的時(shí)候，尾部至少還有些許水分。一些和尾巴一起包裹在琥珀里的昆蟲(chóng)也屬于腐食類動(dòng)物?！比鸢病渼P勒補(bǔ)充說(shuō)。
?琥珀中流痕的紫外成像
盡管可能性很多，信息有限，而且幼龍的研究非常復(fù)雜，但是，他們的發(fā)現(xiàn)一再表明，琥珀可以為沉積巖中的恐龍化石記錄補(bǔ)充大量信息。雖然凝固在時(shí)間中的琥珀只是古生態(tài)系統(tǒng)中極微小的部分，但它們記錄著各種微觀細(xì)節(jié)，三維形態(tài)以及其他條件下難以研究的、不穩(wěn)定的軟組織。這是一個(gè)非常值得大力研究的新信息來(lái)源。
這個(gè)地區(qū)的其他發(fā)現(xiàn)會(huì)怎樣重塑我們對(duì)恐龍和其他脊椎動(dòng)物的羽毛和軟組織的理解？研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此表示非常期待。通過(guò)觀察多個(gè)類群，一系列生命階段和更完整的骨骼材料，人們或許還可以進(jìn)一步提升現(xiàn)有知識(shí)。
團(tuán)隊(duì)的下一步工作是尋找更多材料并分析現(xiàn)有的標(biāo)本，以便更深入地了解標(biāo)本的保存方式，以及還能這些琥珀中得到哪些更多的細(xì)節(jié)。
該研究項(xiàng)目得到了中國(guó)國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院、加拿大自然科學(xué)和工程研究理事會(huì)、美國(guó)國(guó)家地理學(xué)會(huì)、德國(guó)洪堡基金等十余個(gè)項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
‘A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber’ by L. Xing, M. Benton, R McKellar et al in Current Biology
http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)31193-9
