本次研究的蛙嘴龍標(biāo)本及4種毛發(fā) 百科探秘
在各種恐龍大片中，翼龍（Pterosaur）作為一種會(huì)飛的爬行動(dòng)物，上鏡率很高。它們是恐龍的“旁系近親”，與恐龍一起生活在約2.3億至6600萬(wàn)年前。以往的研究通常認(rèn)為恐龍是最早具有羽毛狀結(jié)構(gòu)的生物。
但就在最近，南京大學(xué)教授姜寶玉領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)在兩塊蛙嘴龍（一種很小的翼龍）化石上發(fā)現(xiàn)，翼龍的毛發(fā)也具有羽毛狀結(jié)構(gòu)，且其中許多類(lèi)型的毛發(fā)結(jié)構(gòu)和恐龍及鳥(niǎo)類(lèi)的毛發(fā)結(jié)構(gòu)相似。這將羽毛狀毛發(fā)結(jié)構(gòu)的起源一下提前了約7000萬(wàn)年，前移到2.5億年前的三疊紀(jì)早期。該結(jié)果發(fā)表在《自然-生態(tài)與演化》雜志上。
翼龍身上發(fā)現(xiàn)4種毛發(fā)
人們?cè)趯⒔?00年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)翼龍?bào)w表覆蓋著一層毛發(fā)，但普遍認(rèn)為這些毛發(fā)大概就像頭發(fā)一樣是簡(jiǎn)單的單根結(jié)構(gòu)，并且與恐龍毛發(fā)以及鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛起源和結(jié)構(gòu)都不同?！按蠹叶颊J(rèn)為翼龍有毛發(fā)，但它的毛發(fā)具體是什么結(jié)構(gòu)，是和人的頭發(fā)一樣呢？還是和鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛一樣呢？這些問(wèn)題沒(méi)有人進(jìn)行過(guò)深入研究。”姜寶玉對(duì)此抱有一些疑惑。
“中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所保存著一塊具有毛發(fā)結(jié)構(gòu)的翼龍標(biāo)本，2015年我們?cè)趦?nèi)蒙古寧城縣道虎溝地區(qū)進(jìn)行野外調(diào)查時(shí)又發(fā)現(xiàn)了一塊。當(dāng)時(shí)化石上面還能清晰地看到毛發(fā)，我們就很興奮地立馬帶回來(lái)做研究。”姜寶玉說(shuō)，“化石復(fù)原出來(lái)是一只骨骼還未發(fā)育成熟的翼龍幼體，翼展大概45厘米長(zhǎng)，和一只鴿子差不多大。這兩只翼龍都來(lái)自中國(guó)侏羅紀(jì)中晚期（約1.65—1.6億年前）的燕遼生物群，都屬于短尾、闊嘴的蛙嘴龍類(lèi)。”姜寶玉的博士生楊子瀟把之前粘好的化石拆分開(kāi)，一塊一塊放在掃描電鏡下仔細(xì)觀(guān)察，同時(shí)和保存在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所的翼龍化石作對(duì)比，花了大概一年半的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)了翼龍毛發(fā)的分形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)，并根據(jù)它的親緣性分析確定了這種毛發(fā)結(jié)構(gòu)和羽毛是同源的。
姜寶玉的團(tuán)隊(duì)在翼龍身體上共發(fā)現(xiàn)了4種毛發(fā)，它們結(jié)構(gòu)各不相同。第一種是中空的單絲狀毛發(fā)，類(lèi)似“頭發(fā)”，分布在幾乎全身各部位；第二種是刷子狀的，根部是一個(gè)長(zhǎng)軸，頂端有許多輻射狀的分岔，大多分布在頸部、前肢近端、腳掌和尾巴近端的部分；第三種比較直，有個(gè)明顯的主軸，但在中段有些小分岔，分布在頜部；最后一種是從根部就開(kāi)始分岔，呈絨毛狀，分布在翅膀位置。這4種結(jié)構(gòu)的毛發(fā)之前只發(fā)現(xiàn)于恐龍的兩個(gè)主要類(lèi)群——植食性的鳥(niǎo)臀類(lèi)（Ornithischians）和獸腳類(lèi)（Theropods）（其中一支演化成為鳥(niǎo)類(lèi)）。楊子瀟說(shuō)：“借助高倍顯微鏡仔細(xì)觀(guān)察化石的各個(gè)角落，我們發(fā)現(xiàn)所有4種毛發(fā)在翼龍身上都保存了可觀(guān)的數(shù)量。”這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)翼龍只有單一毛發(fā)的刻板印象。
新發(fā)現(xiàn)使羽毛起源一路前移
長(zhǎng)久以來(lái)，羽毛一直被當(dāng)成鳥(niǎo)類(lèi)的專(zhuān)利。上世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)遼西發(fā)現(xiàn)了大量保存精美的帶毛恐龍化石，羽毛不再是鳥(niǎo)類(lèi)的專(zhuān)利，而是源自于其獸腳類(lèi)恐龍祖先。在后續(xù)的研究中，在一些小型鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍如鸚鵡嘴龍（Psittacosaurus）、天羽龍（Tianyulong）以及庫(kù)林達(dá)奔龍（Kulindadromeus）身上也都發(fā)現(xiàn)了羽毛，因此羽毛演化的可能起源就隨之?dāng)U展到整個(gè)恐龍類(lèi)群之中。
本次研究所發(fā)現(xiàn)的4種毛發(fā)中，第三種中部有分岔的結(jié)構(gòu)只有現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)才有，其他3種在恐龍身上都有，而且其外部形態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)都與恐龍的許多類(lèi)群非常相似。姜寶玉分析說(shuō)：“這些證據(jù)表明，翼龍的毛發(fā)很可能與恐龍的毛發(fā)有著相同的起源，羽毛結(jié)構(gòu)起源起碼要追溯到它們共同的祖先。鑒于化石不能用DNA測(cè)序的方法，我們只能用生物學(xué)常用的性狀分析，把數(shù)百種形態(tài)性狀進(jìn)行編輯，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算進(jìn)行推導(dǎo)。最后我們發(fā)現(xiàn)恐龍和翼龍的共同祖先是大約在2.5億年前的鳥(niǎo)跖類(lèi)（Avemetatarsalia）。”這樣的話(huà)，羽毛結(jié)構(gòu)起源就從鳥(niǎo)類(lèi)、獸腳類(lèi)恐龍、恐龍類(lèi)一路往前移動(dòng)到由恐龍和翼龍組成的鳥(niǎo)跖類(lèi)了。
有關(guān)翼龍的化石早就存在，但是直到現(xiàn)在它的羽毛結(jié)構(gòu)才被發(fā)現(xiàn)，究其原因，姜寶玉說(shuō)：“一方面是燕遼生物群的羽毛都保存得特別好。另一方面是現(xiàn)在科技的進(jìn)步給我們提供了很多先進(jìn)的儀器。比如以前受儀器限制，在化石上面微米尺度的生物結(jié)構(gòu)就被簡(jiǎn)單認(rèn)定為微生物結(jié)構(gòu)，直到2008年才被證明是保存下來(lái)的色素體?，F(xiàn)在透射電鏡、掃描電鏡、同步輻射等先進(jìn)儀器給我們的研究提供了很大的幫助?！?/p>
(責(zé)編：劉婧婷、熊旭)
