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因爱飞上天的不只有梁祝 可能还有恐龙

因爱飞上天的不只有梁祝 可能还有恐龙

因爱飞上天的不只有梁祝 可能还有恐龙

(神秘的地球uux.cn报道)据北京自然博物馆(作者:裘锐 北京自然博物馆科学研究部 古生物学博士):《梁山伯与祝英台》是中国古代民间四大爱情故事之一(跨学科提问:请问另三部是什么?)。当看到两人最后化为蝴蝶,生生世世双栖双飞,不知惹多少人为他们的爱情流下了眼泪。

当然,传说毕竟是传说,自然界的生物不可能像电影里那样,说“变”,刷地一下就从脊椎动物瞬间变成无脊椎动物了。不过,为了“爱情”,不会飞的动物经过漫长的演化最终飞上蓝天的故事,在中生代可能还真的发生过。

近三十年来,古生物学家在我国发现了很多保存有羽毛的恐龙化石。通过对这些恐龙化石的研究,我们现在已经基本确定鸟类是恐龙的后裔。而且根据不同种类恐龙身上的不同羽毛形态,结合现代鸟类的胚胎发育研究,我们已经基本厘清现代鸟类的羽毛是怎样一步步演化而来的了。

1. 最原始的羽毛是单枝丝状,就像我们的头发(见于中华龙鸟、原始的霸王龙等)。
2. 羽毛演化成了多枝片状,即从基部分出很多枝(见于北票龙等镰刀龙类)。
3. 目前还不完全清楚羽毛是先出现羽轴(3a)还是羽枝之间的羽小枝(3b)。
4. 恐龙羽毛和现代鸟类的片状羽一样出现了羽轴和羽片,但羽片沿羽轴两侧左右对称,不具备飞行的空气动力学功能(见于近鸟龙、尾羽龙等)。
5. 羽片在羽轴两侧出现不对称,具备了飞行的空气动力学功能(见于彩虹龙、小盗龙等以及所有现代和化石鸟类)。

虽然科学界对羽毛的演化研究已经取得了很多进展,但还有一个关键问题一直困扰着古生物学家们,那就是:恐龙一开始到底为什么要长羽毛啊?

你可能会说,长羽毛是为了飞啊。但是,羽毛刚开始演化的几个状态,无论是单枝的羽,还是多枝的羽都很明显不能用于飞行,那么演化出的具有羽轴和羽片的恐龙羽毛呢?

2019年,古生物学家从近鸟龙羽毛化石中识别出了角蛋白,让我们能够认识到恐龙羽毛的蛋白质结构。经过与现代鸟类角蛋白对比,古生物学家发现近鸟龙羽毛也像现生鸟类羽毛一样存在α-角蛋白和β-角蛋白,但是近鸟龙羽毛中的α-角蛋白含量明显高于现生鸟类。β-角蛋白能够提高羽毛的柔韧性和强度以支持飞行,是现代鸟类的飞羽的主要组成部分。近鸟龙羽毛的蛋白组成说明,虽然恐龙的羽毛在外形上和现代鸟类羽毛已经接近,但从强度上还是不足以支持飞行。综合来看,我们目前可以比较肯定地说,恐龙的羽毛并不能用于飞行,羽毛的演化出现另有原因。

近些年研究揭示,在中生代漫长的1亿多年的时间里,地球发生过几次变冷的事件。因此有些研究推测,羽毛一开始演化出来是保暖的需要,就像我们冬天要穿填充鸭绒的羽绒服一样。不过古生物学家怀疑,仅仅因为保暖功能,能够解释为什么羽毛会有这么多种的形态吗?所以恐龙演化出羽毛仅仅是保暖的需要也不完全正确。

说到现代鸟类羽毛的功能,除了飞行与保暖,还有一个重要的功能就是求偶。很多鸟类特别是雄鸟,具有非常华丽的羽毛,比如孔雀、长尾雉、极乐鸟等。这些鸟类的羽毛不仅颜色艳丽,而且具有各种各样的光泽。每当繁殖季,它们会尽其所能展示自己的美丽,只为求得雌鸟的一次回眸。有的古生物学家推测,恐龙的羽毛,会不会一开始也有炫耀的作用,而且早期演化与增强展示效果相关?要知道,除了自然选择之外,性选择也是生物演化的一个非常重要的因素。在争夺交配权的过程中,因某性别对某一特征的偏好会使得具有这个特征的个体产生更多的后代,随着一代代积累,促进了生物特征的改变和新物种的形成。

要想研究这个问题,我们需要知道,恐龙的羽毛究竟是什么颜色。探寻恐龙羽毛的颜色,听上去有些天方夜谭,但确实是有可能实现的。自然界动物的颜色主要有两种,一种是色素色,是动物体表存在的称为色素的化学物质,吸收了光线中的某些色,没被吸收的色发射到我们眼睛里,成为动物表现出的颜色,这种就是色素致色;另一种是结构色,是生物体表的细微结构,使光发生折射、漫反射、衍射等分出各种颜色,部分现代鸟类羽毛、蝴蝶翅膀、甲虫坚硬的外壳上具有非常美丽的光泽就是结构色。

鸟类羽毛的成色关键在于一种叫做黑素体的微小结构。黑素体不仅自己含有色素可以形成色素色,黑素体的不同形状、不同排列也可以产生结构色,形成鸟类羽毛的艳丽的颜色和光泽。如果在中生代恐龙的羽毛化石中也能识别出黑素体的话,我们就有可能复原出恐龙的颜色。非常幸运,古生物学家在一些恐龙的羽毛化石中,发现了黑素体的残存,这不仅在亚显微结构上证明了恐龙和鸟类羽毛的同源性,更为复原恐龙羽毛颜色提供了可能性。

通过将恐龙羽毛中黑素体的形状和排列与鸟类羽毛相对比,古生物学家已经复原出了多种恐龙的颜色。2010年,中科院古脊椎所和欧洲科学家合作,对中华龙鸟的羽毛颜色进行了复原,认为中华龙鸟的身体颜色为红棕色,尾巴像小熊猫一样具有白色的环带。同年,北京自然博物馆和美国科学家合作,研究发现近鸟龙身体的颜色是黑色的,翅膀为黑白相间,头上还带有一撮红毛,很像今天鸟类用于炫耀的头冠。2012年,北京自然博物馆和美国科学家又合作研究了小盗龙的羽毛颜色,发现小盗龙的身体颜色为黑色,而且具有类似家燕的蓝黑色光泽。2015年,欧洲科学家对另一个近鸟龙的黑素体进行研究,发现两个近鸟龙羽毛的黑素体形状和排列有差异,推测近鸟龙不同个体或是在不同的发育阶段羽毛颜色有差异。2018年,沈师大辽宁古生物博物馆和中外科学家合作研究了一种新的带羽毛恐龙——巨嵴彩虹龙,在它的头颈部、胸部和尾巴根的羽毛里发现了一种特殊形状的黑素体,和现代蜂鸟形成彩虹光泽的黑素体的形状相似,推测巨嵴彩虹龙活着的时候,具有绚丽的彩虹色羽毛。

这些美丽的恐龙羽毛在告诉着我们,羽毛一开始出现确实不是飞行用的,而是用于保暖和炫耀的。后来可能是为了炫耀的需要,一些恐龙的羽毛进一步演化,直到它们发现,这些羽毛除了炫耀,还可以用于滑翔和飞行。

文末,大脑洞博士特意赋诗一首,并请大家脑补画面:在中生代的太阳下,一只雄性恐龙展开它闪着光泽的华丽羽毛,跳着舞蹈,吸引着雌性的注意。而雌性含羞低头,配合着雄性的舞步~~~忽然,两只恐龙扇动翅膀,在中生代的天空中比翼滑翔,用只有它们自己懂得的声音鸣唱......




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