琥珀中發(fā)現(xiàn)恐龍尾巴，能復制一頭出來嗎？
?根據(jù)琥珀復原的手盜龍類恐龍 繪圖：張宗達
撰文 | 羅伊德
責編 | 程莉
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一只毛茸茸的小恐龍在琥珀中留下了自己最后的一瞬，一億年后，成為人類手中恐龍時代最真的物件。從今往后，我們也算看過“真”恐龍的樣子了。
－－邢立達
2016年12月9日凌晨，中國地質(zhì)大學（北京）的邢立達博士在社交平臺上留下這段充滿溫情的感慨。
就在這天，中加英美等國的古生物學家宣布，他們發(fā)現(xiàn)了有史以來第一件琥珀中的恐龍標本。這項由邢立達博士與加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安·麥凱勒教授領銜的研究，論文于北京時間12月9日凌晨發(fā)表于《細胞》出版集團旗下的生物學著名刊物《當代生物學》（Current Biology）。
消息一出，受到了中外媒體、古生物愛好者的密切關注。
琥珀中有恐龍？在古生物學中，這恐怕是異想天開。但大自然就是喜歡與人類開玩笑，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，邢立達和麥凱勒的團隊公布琥珀中首次發(fā)現(xiàn)古鳥類的記錄，就引起過廣泛的關注。他們也曾在琥珀中發(fā)現(xiàn)過一些較為特殊的羽毛，但無法確定這些羽毛是來自什么動物。邢立達說：“以前在琥珀里發(fā)現(xiàn)的標本包括可能屬于恐龍的孤立的羽毛，但沒有可以識別的身體組分，所以一直有爭議?！?/p>
事實上，頁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有限的細節(jié)。
?邢立達（右）和瑞安·麥凱勒教授
“在發(fā)現(xiàn)古鳥類翅膀之后，我意識到，有著類似尺寸的非鳥小恐龍，也是有很大的幾率會出現(xiàn)在琥珀之中的，”邢立達博士回憶道，“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，“這是世界上第一個琥珀恐龍骨架標本?！?邢立達不無自豪道。也就是說，這是人類首次有機會在琥珀中見到非鳥恐龍的化石。
?緬甸的琥珀礦區(qū) 攝影：李墨
標本來自著名的琥珀產(chǎn)區(qū)之一，緬甸北部克欽邦胡康河谷。這個地方的琥珀距今約9900萬年前，屬于白堊紀中期的諾曼森階。在礦區(qū)，當?shù)厝顺Ｒ源笙鬄榻煌üぞ摺?/p>
?緬甸的琥珀礦坑 攝影：李墨
事實上，沒有緬甸身份證明的外國人很難被允許進入礦區(qū)，違規(guī)進入甚至會有生命危險。做研究所用的琥珀，往往是邢立達等人在政府控制區(qū)的密支那市場淘來的。
?根據(jù)琥珀復原的手盜龍類恐龍 繪圖：張宗達與劉毅
“標本非常小，尾巴展開后長度約為6厘米，推測全身長度為18.5厘米。”邢立達介紹說，“尾椎延長，而且沒有像現(xiàn)代鳥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)達的尾羽也表明我們的標本在獸腳類恐龍演化樹上處于較低的位置（可能是基干手盜龍類）?！?/p>
正是這些特征表明這是非鳥恐龍標本。
盡管從科學角度來看，通過蚊子肚子里的恐龍血來克隆恐龍根本不可能實現(xiàn)，但科幻電影《侏羅紀公園》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”，因為琥珀的特殊性，我們在琥珀中見到的恐龍與其生前的形態(tài)幾乎一模一樣。
?美麗的羽毛細節(jié)
“我研究恐龍數(shù)十年，并不曾想過，有朝一日能看到如此‘新鮮’的恐龍?！闭撐牡淖髡咧?，加拿大皇家科學院院士、阿爾伯塔大學菲利普·柯里教授說。琥珀中的恐龍標本保存如此之完好，是研究古生物演化的科學研究者們所夢寐以求的。
羽毛與尾椎骨里的玄機
?琥珀里的恐龍尾巴
這件標本乍一看接近黑色，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色在很多現(xiàn)生動物身上都存在。
已經(jīng)過去了9900萬年之久，尾部的顏色難道不會“年老色衰”嗎？是如何確定顏色的呢？
瑞安·麥凱勒說：“尾羽中還保存著可以辨認的色素痕跡。我們針對琥珀羽毛做出的最精細的研究之一就是用標準顯微鏡觀察色素的密度和分布?！?/p>
可見色彩可能會因為過去9900萬年間的熱度、壓力和化學改變而發(fā)生變化，但色素密度和分布可以和包裹在樹脂中的現(xiàn)代鳥類羽毛做直接對比。“在這個標本中，尾部下方的羽毛幾近透明，生前應該是白色或蒼白色，而尾部商標名的羽毛呈栗棕色，顏色可能有所變化，但肯定深于下表面的顏色?！?瑞安·麥凱勒進一步解釋說。
中國科學院動物所副研究員白明博士和中國科學院高能物理研究所副研究員黎剛博士介紹說，研究團隊獲取標本之后，綜合運用了多種無損成像和分析手段來研究標本，包括中科院動物所的顯微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。通過對CT數(shù)據(jù)的重建、分割和融合，無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節(jié)
這段毛茸茸的尾巴包括了至少9個尾椎，研究者們給這件標本起了一個昵稱叫“伊娃”。
有趣的是，“伊娃”也是邢立達讀碩士時的導師夫人的名字，她是丹麥一位非常優(yōu)秀的古植物學家。
從伊娃標本的尾巴骨骼形態(tài)上看，它與典型的非鳥虛骨龍類恐龍（coelurosaurs）類似，而區(qū)別于典型的古鳥類；從羽毛上看，標本可歸屬于基干手盜龍類（maniraptorans）。手盜龍類是虛骨龍類的一個演化支，主要包括了阿瓦拉慈龍類、竊蛋龍類、鐮刀龍類、恐爪龍類、鳥類等，這些恐龍的一個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體，比如生活在1.6億前的中國華北的近鳥龍，近鳥龍的體長僅34厘米，重約110克，是一種擁有飛羽的小型恐龍。伊娃標本的尺寸與近鳥龍較為接近。此外，伊娃標本尾椎腹側明顯的溝槽結構和許多虛骨龍類相似，但還沒有在長尾鳥類中報道過。
?羽支分支結構的特寫
“羽毛形態(tài)是本次研究的重點之一?！比鸢病渼P勒教授說道。伊娃標本保存了非常精致的羽毛形態(tài)學細節(jié)，包括其尾部上羽毛與羽囊的排列方式，微米級的羽衣特征。
羽毛的分支結構是羽毛演化中出現(xiàn)的獨特特征。
?羽支分支結構的特寫
伊娃具有發(fā)達的羽支和羽小支，也顯示出了羽支如何相互融合形成側邊長有羽小支的羽軸。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。有關現(xiàn)代鳥類羽毛演化的研究中也發(fā)現(xiàn)了這種生長形式，但化石中還從沒出現(xiàn)。
?尾巴基部的羽毛特寫
“我們的新標本不僅解決了羽毛為什么會演化出來這個大命題，而且還具體地呈現(xiàn)出了現(xiàn)代鳥類羽毛（三層分支）的形成過程。羽軸的演化額外長長的片狀羽毛創(chuàng)造了條件，” 瑞安·麥凱勒說，“這種羽毛不僅可以調(diào)節(jié)體溫、提供偽裝或視覺信號，還擁有更強的飛行控制能力?！?/p>
要知道，羽毛演化發(fā)展模式中一直有一個懸而不決的問題，即，是羽小枝先演化出來，還是羽軸先演化出來？伊娃的特征為羽枝融合形成羽軸時已具有羽小枝這一羽毛發(fā)育模型提供了依據(jù)。
徐星研究員補充道：“從羽毛演化角度，伊娃標本要更原始一些，介于似鳥龍類與尾羽龍類之間。”
能復制出一個恐龍嗎？
研究團隊通過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，蘊含著豐富的埋藏學信息。
“伊娃標本的斷面出現(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鐵，這些是血紅蛋白和鐵蛋白的痕跡?！崩鑴偛┦拷忉尩?。
“我們能從這個標本里看出它還殘留一些來自血液中或腐敗產(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從類似標本中分析出蛋白質(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、親緣關系或初始顏色的細節(jié)?！?瑞安·麥凱勒這樣說。
但是，很可惜，標本里沒有可能保留著恐龍的DNA，電影《侏羅紀公園》中恐龍復活場景依舊只能是科幻。
這是因為，“最新的研究成果表明即便只經(jīng)過了幾千年，我們也無法從樹脂（類似于琥珀亞化石）里提取DNA?！?瑞安·麥凱勒解釋說，“DNA的半衰期大概只有521年，會在琥珀中迅速降解，沒法保存有效的基因信息。20世紀90年代的時候，由于《侏羅紀公園》的影響，大家覺得有希望從白堊紀的琥珀中提取出DNA，但后來的研究發(fā)現(xiàn)早期結果都沒法重現(xiàn)，或者只是標本遭到污染后得到的假結果?！?/p>
未來還會從中發(fā)現(xiàn)更多奧秘
伊娃標本是一只體型極小的龍，它可能是因為受困于樹脂而死，也有可能是樹脂落在了它的尸體上并逐漸硬化。瑞安·麥凱勒猜測道。
“基于目前骨骼形態(tài)，我們還無法判斷伊娃標本是幼年個體或成年個體，”臺北市立大學運動能力分析實驗室的曾國維教授表示，“伊娃標本沒有掙扎的跡象，也無明顯的皂化外觀，這表明標本很可能在被樹脂包裹時已經(jīng)死去，但標本并沒有明顯的腐敗特征，說明它可能剛剛死亡，是一具相對新鮮的遺骸。至于伊娃標本的死因，目前我們還沒法斷定，自然死亡或被掠食者捕殺都不能排除，還需要進一步的詳細研究?！?/p>
“尾部的乳白色部分表明它在被包裹起來的時候，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也屬于腐食類動物。”瑞安·麥凱勒補充說。
?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充大量信息。雖然凝固在時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。這是一個非常值得大力研究的新信息來源。
這個地區(qū)的其他發(fā)現(xiàn)會怎樣重塑我們對恐龍和其他脊椎動物的羽毛和軟組織的理解？研究團隊對此表示非常期待。通過觀察多個類群，一系列生命階段和更完整的骨骼材料，人們或許還可以進一步提升現(xiàn)有知識。
團隊的下一步工作是尋找更多材料并分析現(xiàn)有的標本，以便更深入地了解標本的保存方式，以及還能這些琥珀中得到哪些更多的細節(jié)。
該研究項目得到了中國國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)、中國國家自然科學基金、中國科學院、加拿大自然科學和工程研究理事會、美國國家地理學會、德國洪堡基金等十余個項目的資助。
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
