百科探秘

    在各种恐龙大片中，翼龙（Pterosaur）作为一种会飞的爬行动物，上镜率很高。它们是恐龙的“旁系近亲”，与恐龙一起生活在约2.3亿至6600万年前。以往的研究通常认为恐龙是最早具有羽毛状结构的生物。

    但就在最近，南京大学教授姜宝玉领衔的科研团队在两块蛙嘴龙（一种很小的翼龙）化石上发现，翼龙的毛发也具有羽毛状结构，且其中许多类型的毛发结构和恐龙及鸟类的毛发结构相似。这将羽毛状毛发结构的起源一下提前了约7000万年，前移到2.5亿年前的三叠纪早期。该结果发表在《自然-生态与演化》杂志上。

    翼龙身上发现4种毛发

    人们在将近200年前就已经发现翼龙体表覆盖着一层毛发，但普遍认为这些毛发大概就像头发一样是简单的单根结构，并且与恐龙毛发以及鸟类的羽毛起源和结构都不同。“大家都认为翼龙有毛发，但它的毛发具体是什么结构，是和人的头发一样呢？还是和鸟类的羽毛一样呢？这些问题没有人进行过深入研究。”姜宝玉对此抱有一些疑惑。

    “中国地质科学院地质研究所保存着一块具有毛发结构的翼龙标本，2015年我们在内蒙古宁城县道虎沟地区进行野外调查时又发现了一块。当时化石上面还能清晰地看到毛发，我们就很兴奋地立马带回来做研究。”姜宝玉说，“化石复原出来是一只骨骼还未发育成熟的翼龙幼体，翼展大概45厘米长，和一只鸽子差不多大。这两只翼龙都来自中国侏罗纪中晚期（约1.65—1.6亿年前）的燕辽生物群，都属于短尾、阔嘴的蛙嘴龙类。”姜宝玉的博士生杨子潇把之前粘好的化石拆分开，一块一块放在扫描电镜下仔细观察，同时和保存在中国地质科学院地质研究所的翼龙化石作对比，花了大概一年半的时间才发现了翼龙毛发的分形态和超微结构，并根据它的亲缘性分析确定了这种毛发结构和羽毛是同源的。

    姜宝玉的团队在翼龙身体上共发现了4种毛发，它们结构各不相同。第一种是中空的单丝状毛发，类似“头发”，分布在几乎全身各部位；第二种是刷子状的，根部是一个长轴，顶端有许多辐射状的分岔，大多分布在颈部、前肢近端、脚掌和尾巴近端的部分；第三种比较直，有个明显的主轴，但在中段有些小分岔，分布在颌部；最后一种是从根部就开始分岔，呈绒毛状，分布在翅膀位置。这4种结构的毛发之前只发现于恐龙的两个主要类群——植食性的鸟臀类（Ornithischians）和兽脚类（Theropods）（其中一支演化成为鸟类）。杨子潇说：“借助高倍显微镜仔细观察化石的各个角落，我们发现所有4种毛发在翼龙身上都保存了可观的数量。”这一发现改变了人们对翼龙只有单一毛发的刻板印象。

    新发现使羽毛起源一路前移

    长久以来，羽毛一直被当成鸟类的专利。上世纪90年代以来，中国辽西发现了大量保存精美的带毛恐龙化石，羽毛不再是鸟类的专利，而是源自于其兽脚类恐龙祖先。在后续的研究中，在一些小型鸟臀类恐龙如鹦鹉嘴龙（Psittacosaurus）、天羽龙（Tianyulong）以及库林达奔龙（Kulindadromeus）身上也都发现了羽毛，因此羽毛演化的可能起源就随之扩展到整个恐龙类群之中。

    本次研究所发现的4种毛发中，第三种中部有分岔的结构只有现生鸟类才有，其他3种在恐龙身上都有，而且其外部形态以及内部结构都与恐龙的许多类群非常相似。姜宝玉分析说：“这些证据表明，翼龙的毛发很可能与恐龙的毛发有着相同的起源，羽毛结构起源起码要追溯到它们共同的祖先。鉴于化石不能用DNA测序的方法，我们只能用生物学常用的性状分析，把数百种形态性状进行编辑，然后通过计算机计算进行推导。最后我们发现恐龙和翼龙的共同祖先是大约在2.5亿年前的鸟跖类（Avemetatarsalia）。”这样的话，羽毛结构起源就从鸟类、兽脚类恐龙、恐龙类一路往前移动到由恐龙和翼龙组成的鸟跖类了。

    有关翼龙的化石早就存在，但是直到现在它的羽毛结构才被发现，究其原因，姜宝玉说：“一方面是燕辽生物群的羽毛都保存得特别好。另一方面是现在科技的进步给我们提供了很多先进的仪器。比如以前受仪器限制，在化石上面微米尺度的生物结构就被简单认定为微生物结构，直到2008年才被证明是保存下来的色素体。现在透射电镜、扫描电镜、同步辐射等先进仪器给我们的研究提供了很大的帮助。”