这些长毛的化石，竟重绘了生物演化史？！

1861年，在德国南部朗恩艾特罕的

索伦霍芬石灰岩矿床中，

一个奇特的生物化石被出土。

始祖鸟化石（图源@wikipedia.org/H. Raab）

起初，科学家们根据其

身体结构特征认为这是一种

生活在侏罗纪时期的鸟类，

并将其命名为——始祖鸟

（Archaeopteryx ）。

始祖鸟化石（图源@wikipedia.org/H. Raab）

但后来科学家们又发现

始祖鸟还拥有一些

对于鸟类来说奇怪的特征。

例如手指爪，细小的牙齿

和多骨的长尾巴——

这些爬行动物通常具有的特征。

始祖鸟复原（右）（图源@Durbed）

于是研究继续深入，

爬行动物、恐龙、鸟类和羽毛......

一系列复杂而纠葛的

故事也开始浮出水面！

（图源@Sergey Krasovskiy）

01

始祖鸟（Archaeopteryx ）

同时拥有鸟类和

兽脚亚目恐龙的特征，

因此科学家们认为

它是恐龙与鸟类之间的

关键过渡物种。

也就是说鸟类很可能是由

生命演化之树的

爬行动物分支进化而来。

始祖鸟骨架重建（图源@Jim/ Springfield PA, United States of America ）

如今的鸟类拥有着

密集而独特的羽毛，

那么曾经的恐龙是否也是如此呢？

1996年，在我国境内的

一次重大化石发现

解开了科学家们的疑惑。

中华龙鸟化石（图源@Sam / Olai Ose / Skjaervoy）

这块在我国辽宁省发现的

恐龙骨架化石

保存完好、关节清晰。

其显示出这只恐龙的脖子、

后背和尾巴上长有大量丝状毛。

中华龙鸟化石（图源@文献[2]）

古生物学家将其命名为

中华龙鸟（Sinosauropteryx）。

生活于白垩纪早期，

约1.246~1.22亿年前。

它是辽宁省热河群第一个发现的

带羽毛恐龙化石，

也证明了羽毛与恐龙相伴的历史

可追溯到十分久远的年代。

中华龙鸟复原（图源@Robert Nicholls）

事实证明，中华龙鸟

只是众多发现中的第一个。

越来越多长有羽毛的

化石记录出现

为专家们提供了

羽毛进化过程的细节。

中华龙鸟（图源@Evolution-Color-Science-Information-Poster）

原始的恐龙绒毛仅为丝状结构，

以中国的羽暴龙（Yutyrannus）为例。

其化石显示它的尾部、颈部以及

上肢等皆有羽毛痕迹，

羽毛呈丝状主要用来调节体温。

羽暴龙复原（图源@Robert Nicholls）

原始羽毛随着时间推移

开始逐渐变复杂。

像小型的帝龙（Dilong）和

小型食肉恐龙侏罗猎龙

（Juravenator），

其原始羽毛的中央茎

在顶部附近分叉。

帝龙复原（图源@Robert Nicholls）

分叉的羽毛开始

呈现出各种新的形状。

羽毛的中心部分变成

被称为羽轴的硬化结构，

上面有许多小倒刺和小枝，

形成了羽毛片。

侏罗猎龙复原（图源@Tom Parker）

如小盗龙（Microraptor）和

始祖鸟（Archaeopteryx），

都有这样的羽毛。

羽毛化石（图源@ University Of South Florida）

02

这些有羽毛生物的家谱

到底是什么样？

让我们来具体看一看！

双冠龙（图源@Eduard Solà）

从兽脚亚目恐龙开始：

它们包括食肉双冠龙

（Dilophosaurus）

和鹦鹉状的杂食窃蛋龙等

（Oviraptor）。

窃蛋龙（图源@The dinosaur book）

还有一群兽脚亚目恐龙

——被称为虚骨龙

（ coelurosaurs ），

这群恐龙的每一个分支

都有某种证据表明

身体覆盖着毛状物，

无论是绒毛还是全身羽毛。

虚骨龙（图源@Esv Sam / Olai Ose / Skjaervoy Kabacchi）

这个群体包括鸟类，

还有其他各种各样的

兽脚亚目恐龙，

比如有巨大手爪的镰刀龙

（ Therizinosaurs ）。

镰刀龙复原（图源@PaleoNeolitic）

而在恐龙族谱的另一边，

有另一个更广泛的群体，

叫做鸟臀目恐龙

（ ornithischians）。

它们也有类似羽毛的

身体覆盖物。

鸟臀目恐龙（图源@Daderot）

以鹦鹉嘴龙

（Psittacosaurus）为例，

它是一种小角恐龙，

曾经在中国到处奔跑。

人们发现它的尾巴上长着

保存完好的刺状细丝。

鹦鹉嘴龙复原（图源@Robert Nicholls）

同样，一种来自俄罗斯的

侏罗纪恐龙化石，

叫做库林达奔龙

（Kulindadromeus），

也显示它几乎覆盖着

类似羽毛的结构。

库林达奔龙复原（图源@Durbed）

羽毛和类似羽毛的结构

如此广泛的出现在不同恐龙群中

可能意味着：

原羽毛在历史上不止一次进化；

这些羽毛在未来的一些

种群中（如鸟类）被保留下来，

但在另一些种群中消失了。

羽毛化石（图源@arstechnica.com）

一些特定恐龙群中

羽毛存在的很好的数据。

但有些恐龙我们没有直接证据

证明它们有羽毛。

我们便可以通过系统发育括号

（ phylogenetic bracketing）

——利用相关物种的特征

来做出有根据的猜测。

系统发育括号推测生物形态（图源@Smokeybjb）

即虽然没有直接证据表明

霸王龙（T. rex）身上有羽毛，

但这只暴龙很有可能

拥有一些毛绒绒，

因为在其他暴龙身上

也发现过原始羽毛。

霸王龙复原（图源@Aylin Woodward）

那么，这些生物最初

为什么会长出羽毛？

究竟有什么用处？

小盗龙（图源@Durbed）

03

耀龙（ Epidexipteryx）是

小型近鸟类恐龙的一个属。

通过研究部分保存完好的

骨骼化石发现，

它的尾巴上长有四根长羽毛，

由中央的羽轴和羽片组成。

耀龙（图源@wikipedia.org/Kumiko）

但由于并未发现

其有飞羽帮助飞行，

因此科学家们认为

耀龙长长的艳丽的带状尾羽

是化石记录中已知的

最早的装饰性羽毛。

耀龙复原（图源@Nobu Tamura）

对现存鸟类的研究表明，

鸟类带羽的翅膀在

奔跑、跳跃和攀爬上

起到了很大辅助作用。

还可以用来表达信息，

向其他物种或同类发出信号。

因此，羽毛结构演化

越来越完善复杂的恐龙

也极有可能具备这些技术，

用来捕食或逃避天敌。

中华龙鸟（图源@Benjamin Buckland ）

葬火龙是兽脚亚目窃蛋龙科的

一属恐龙，生活于白垩纪蒙古。

所发现的化石标本许多都保持着孵蛋姿势。

其孵蛋姿势常以前肢覆盖巢穴，

与现今鸟类极为相似。

葬火龙（图源@Steve Starer）

根据对其近亲的研究，

科学家们认为葬火龙可能是用

覆盖着羽毛的前肢

来保护它的巢穴。

羽毛化石（图源@.discovermagazine.com）

伶盗龙（Velociraptor）

又称迅猛龙，

是蜥臀目兽脚亚目

驰龙科恐龙的一属，

大约生活于7500万至7100万年前，

与现代鸟类的关系十分接近。

伶盗龙复原（图源@wikipedia.org/Fred Wierum）

2007年9月，古生物学家

爱伦·特纳、彼得·马克维奇等人

在《科学》杂志上发表文章表示：

在一个源自蒙古的伶盗龙化石前肢，

发现了多个羽茎瘤，

即证明伶盗龙长有羽毛。

伶盗龙化石（图源@wikipedia.org/Thomas Vandenberghe）

虽然在尾巴和前肢有着

如同现代鸟类一样的羽毛，

伶盗龙却不会飞。

它的羽毛主要可能

用来隔离热量，

或孵蛋时覆盖它们的蛋巢，

或奔跑跳跃时增加速度。

捕猎时可以扇动翅膀

来帮助它们稳定抓地力。

伶盗龙（图源@Wyoming Dinosaur Center/FunkMonk）

数亿年的时间过去了，

地球上的生物从出现到繁荣，

始终在不断演化着！

时至今日，羽毛也成为了

连接现代鸟类与恐龙的重要枢纽，

更多的秘密

正在等待人们去发现！

（图源@Natural History Museum）

参考资料：

[1] Hone D W E , Tischlinger H , Xu X , et al. The Extent of the Preserved Feathers on the Four-Winged Dinosaur Microraptor gui under Ultraviolet Light[J]. Plos One, 2010, 5(2):e9223.

[2] Countershading and Stripes in the Theropod Dinosaur Sinosauropteryx Reveal Heterogeneous Habitats in the Early Cretaceous Jehol Biota.

[3] Theagarten, Lingham-Soliar, Alan, et al. A new Chinese specimen indicates that \'protofeathers\' in the Early Cretaceous theropod dinosaur Sinosauropteryx are degraded collagen fibres[J]. Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2007.

[4] Xu X , You H , Du K , et al. An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae.[J]. Nature, 2011, 475(7357):465-470.

Geology、Science、BBC、维基百科、搜狐、百度百科等