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这三组“软壳蛋”化石能推翻过去几十年有关恐龙的假设?

原角龙胚胎化石。图片来源:Norell, M。 et al。

原角龙胚胎化石。图片来源:Norell, M。 et al。

鼠龙胚胎化石。图片来源:Norell, M。 et al。

鼠龙胚胎化石。图片来源:Norell, M。 et al。

南极发现的软壳蛋化石,它被命名为Antarcticoolithus。图片来源:Legendre, L。 J。 et al。

南极发现的软壳蛋化石,它被命名为Antarcticoolithus。图片来源:Legendre, L。 J。 et al。

(神秘的地球uux.cn报道)据新浪科技(文章来源:原理):从蒙古乌喀托哈荒芜的戈壁沙漠,到阿根廷的高地,再到冰天雪地的南极……这三个地方看似毫无关联,却被两项新的研究联系在了一起。

这两项研究最初的故事略有相似。1995年,美国自然历史博物馆的古生物学家Mark Norell和他的蒙古同事在一次戈壁沙漠的考察中,发现了十几枚恐龙胚胎化石。这些胚胎大约有7200万年的历史,它们属于原角龙(Protoceratops)。

化石标本一直放在Norell的办公室柜子中,在那里他珍藏了很多“最高优先级”的标本。耶鲁大学的博士生Jasmina Wiemann和Matteo Fabbri经常去纽约拜访Norell,和他讨论一些化石研究。有一次,Norell给他们看了这些古老的原角龙胚胎,并直接地说:“我真觉得它们(恐龙)的蛋是软壳的。”

乍一听如此“颠覆”的话,Wiemann和Fabbri的第一反应觉得不太可能,但经过仔细观察,他们似乎在胚胎的周围发现了一些不寻常的结构。

与此同时,在前往阿根廷高地的科学考察中,阿根廷古生物学家Diego Pol发现了更为古老的鼠龙(Mussaurus)胚胎化石,它们大约来自2亿年前。但令科学家困惑的是,他们在胚胎周围找不到任何留下的钙化硬壳的痕迹。

Pol是Norell曾经的博士生,他把这件事告诉了自己的前导师。他们俩很快意识到,来自蒙古和阿根廷的两份恐龙胚胎化石都不寻常地少了钙化的蛋壳。最终,在Wiemann和Fabbri的合作下,Norell的团队确认,这些最古老的恐龙蛋是软壳的,这和以往古生物学界对恐龙蛋的认识大相径庭。

在地球的更南端,相似的情节也在上演。2011年,在智利南极研究所组织的科考中,智利科学家在南极发现了一枚神秘的化石,它看上去就像一个泄了气的足球。将近10年过去了,这枚化石一直收藏在智利国家自然历史博物馆,标本并未加标记,也从未被研究过。受到经典科幻悬疑电影《怪形》(The Thing,电影围绕着一种冰封在南极大陆的古生物展开)的启发,科学家一直用“The Thing”代指这枚化石。

智利国家自然历史博物馆的David Rubilar Rogers是当初发现化石的科学家之一。他会把这枚化石展示给每一位来到博物馆的地质学家,希望有人对化石有一些想法,但一直没有找到任何合适的人选,直到2018年,得克萨斯大学奥斯汀分校的古生物学家Julia Clarke教授到访。

“我把化石给她看,没过几分钟,Julia告诉我,它可能是枚瘪了的蛋!”Rogers说。

后来,得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员领导的一项分析发现,这枚化石确实是一个巨大的软壳蛋,距今约6600万年。它长约29厘米,宽约20厘米,是迄今发现的最大的软壳蛋,也是已知的第二大的蛋,大小仅次于之前发现的马达加斯加象鸟(Aepyornis maximus)蛋。

这是在南极发现的第一枚化石蛋,被命名为Antarcticoolithus。它突破了人们之前所认为的软壳蛋能够生长的极限。除了尺寸惊人之外,这枚化石还具有重要意义,因为科学家认为它应该属于一种灭绝的巨型海洋爬行动物,比如沧龙(mosasaurs)。这一发现挑战了人们普遍认为的这类生物不下蛋的看法。

近日,这两项研究在同一天登上了《自然》杂志。有关这些“软蛋”证据的研究吸引了古生物学家和大众媒体的眼光,它们共同挑战了这些古老的史前生物的繁殖方法的假说,或许能为古生物繁殖与进化的后续研究打开一扇大门。

羊膜卵(amniotic egg)的出现是脊椎动物进化史上的一个关键事件。羊膜是一层封闭的膜,它可以保护胚胎不会失水而死。在进化史上的另一个关键是坚硬的蛋壳的出现,硬壳提供了更多保护与支持。这让爬行动物能够在约3亿年前占领陆地,同时也为鸟类和哺乳动物的崛起铺平了道路。

以往发现的恐龙蛋大多和现代的鸟蛋一样,拥有坚硬的蛋壳。这是因为硬壳更容易保存在化石记录中。鸟蛋的蛋壳中还有一层方解石的矿石,让蛋壳更加坚固,鸟可以“坐”在蛋上孵化雏鸟。古生物学家过去一直猜测,由于恐龙拥有类似的硬壳蛋,它们很有可能也采取类似的育幼方式。

但以往发现的蛋类化石记录也带有明显的“缺点”,让科学家感到困惑。比如,已知的会下蛋的恐龙的种类非常有限,从地质学上来说,大多恐龙蛋也显得相当“年轻”,它们大多存在于白垩纪的岩石中,也就是恐龙进化的后期阶段。还有许多化石记录仅仅只包含着骨骼的遗骸。

Norell等人的这项新研究在某种程度上解答了这些疑问。研究团队先采集了原角龙化石上的一些小的样本,将它们切成薄片,在显微镜下观察。横截面显示,在胚胎周围的“光晕”一样的结构厚约1/3毫米,在周围并不存在恐龙蛋标准的那种钙化结构。

随后,科学家用激光手段推断出了原角龙和鼠龙蛋的化学特征,发现这些数据与其他软壳蛋的化学数据相似。软壳蛋无法很好地保留水分,这意味着,这些更为古老的恐龙可能是像海龟或者鳄鱼一样把蛋埋在地下。

为了追踪恐龙蛋的进化轨迹,研究人员还绘制了一个进化树,追溯到约2.5亿年前。他们认为,所有恐龙的共同祖先很有可能是产下软壳蛋的。蛋壳的钙化很有可能在恐龙中进化了三次,而非之前认为的一次。

在另一项研究中,来自南极的巨型软壳蛋Antarcticoolithus同样带来了惊人的结果。研究主要作者Lucas Legendre介绍,这枚蛋与蜥蜴和蛇的蛋最相似,它可能来自这些爬行动物的一个巨型亲属。

Legendre利用显微镜发现了几层膜,这种结构与今天一些蛇和蜥蜴产下的能快速孵化的透明的蛋非常相似。一些研究人员认为,化石所在的地方是一个浅水的育婴场所,那是一个小海湾的环境,年轻的个体在那里拥有安静的成长环境。

然而,由于化石蛋已经孵化出来了,其中并不含骨架,Legendre不得不用其他手段来确认究竟是哪种爬行动物产下的蛋。

他整理了一组数据,将259只现存爬行动物的体型与其蛋的大小进行比较,发现Antarcticoolithus的“主人”从头到身体末端的长度应该超过6米,这还不算尾巴。根据它的大小和现存的爬行动物的亲缘关系来看,它应该是一种古老的海洋爬行动物。除此之外,发现化石蛋的岩层中还保存着幼年沧龙和蛇颈龙(plesiosaurs)的骨骼,以及成年个体的标本。

但这也带来了一些谜团。沧龙是一种呼吸空气的动物,如果这些蛋确实属于沧龙,刚出生的幼体很有可能在孵化出的那一刻就不得不立刻浮出水面呼吸。那为何又要冒这样的险在水中下蛋呢?

论文中没有讨论这种古老的爬行动物是如何下蛋的,但科学家有两种主要的不同的猜想。一种观点认为,这种爬行动物是在开放水域孵化蛋,这是一些海蛇的生蛋方式。另一种观点则倾向认为,爬行动物是将蛋下在海滩上,孵化出的幼体会像小海龟一样冲进大海。

两项新的研究也带来了一些更有趣的猜想。比如,来自南极的Antarcticoolithus有没有可能是恐龙下的蛋?

Legendre曾表示,Antarcticoolithus和恐龙蛋有一些明显的不同。但如今,新的研究同样改写了以往对恐龙蛋的认识。前段时间,还有研究发现了第一种已知的水生恐龙。

研究的进展不断丰富着人们对史前生物的认识,科学家期待着能进行更多发掘工作,或许能够串起这些地球曾经的主人的背后更宏大的历史画卷。

“我们一直以为恐龙是一种与众不同的爬行动物……但越来越多的研究告诉我们,至少在早期,它们可能并没有那么特别。或许我们正在推翻过去几十年的假设。”Fabbri这样说。




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