史前生物

本报记者 付丽丽

    前不久，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称中科院古脊椎所)透露，该所科研团队通过对采集于辽宁、距今1.63亿年的“长臂浑元龙”的化石进行研究发现，在恐龙向鸟类演化时，飞行器官除了长有羽毛的翅膀外，还有像蝙蝠一样的膜质翅膀。长臂浑元龙属于擅攀鸟龙类，它体长约32厘米、体重约306克，还没鸽子大，却能用蝙蝠般的翅膀滑翔，仿若恐龙里的“蝙蝠侠”。这无疑揭开了鸟类是由恐龙演化而来的冰山一角，显示了恐龙演化为鸟类的过程远比我们过去认知的要复杂。

    恐龙可能就在你头上

    说鸟类是由恐龙演化而来的，有哪些证据可以证明呢？

    对此，中科院古脊椎所研究员徐星介绍，在学界，关于鸟类起源于恐龙有多种假说，其中由英国学者托马斯·赫胥黎于1868年正式提出的鸟类兽脚类恐龙起源说在上个世纪70年代开始逐渐成为了学界的主流假说。

    从1861年开始，古生物学家们陆续发现了迄今所知最古老的鸟类祖先始祖鸟的化石，并已证明始祖鸟和食肉的兽脚类恐龙有着最近的亲缘关系。发现的化石显示，始祖鸟的手与现代鸟类大不相同，更接近于兽脚类恐龙，最明显的特征是它有着3个有尖锐爪子的手指，总体形态与小盗龙、鸟脚龙等恐龙的手部几乎一样；此外，始祖鸟的第二脚趾有些特化，较为接近小盗龙等恐爪龙类的第二脚趾；而且它的颚骨向四方放射生长，有明显的兽脚类恐龙遗传特征。

    此外，兽脚类恐龙也在逐渐向鸟类靠拢。徐星说，到了侏罗纪，一些兽脚类恐龙的尾巴变短，身体重心前移，像鸟类一样有着向后腹方延伸的耻骨。到了侏罗纪中晚期，一些兽脚类恐龙就已经和早期鸟类非常相似了——它们的尾巴很短，前肢明显变长，并且半侧向折叠，能够像鸟翅一样侧向拍打。

    徐星还表示，恐龙骨骼的微观结构也显示了和鸟类的相似性。通过观察不同种类恐龙的骨骼切片，人们发现恐龙从总体上更接近鸟类，它们的生长速率明显快于大多数爬行动物。这种快速生长方式一般见于内温动物（即我们常说的热血动物），这指示恐龙有着和现代内温动物相似的生理特征。这种推测得到了其他证据的支持。比如，发现于中国辽西的寐龙化石显示，这种恐龙和鸟类一样，睡眠时会把嘴部藏于翅膀下面用于保温；研究人员对坦桑尼亚和美国一些蜥脚类恐龙牙齿的稳定同位素分析显示，这些恐龙具有稳定的体温：腕龙的体温约为38.2摄氏度，而圆顶龙则为35.7摄氏度。

    “现在普遍认为，鸟类就是恐龙的一支，当今地球上一万多种鸟类就是活着的一万多种恐龙。”徐星说。

    庞然大物如何变小巧

    我们知道庞大恐龙变成鸟类有一个关键的变化，就是身体一定要变小，否则我们难以想象一个几十吨重的恐龙怎么样飞向蓝天。

    徐星表示，从体型大小的角度看，恐龙当中的蜥脚类和鸟类中的蜂鸟是脊椎动物大家族中的两极，人们很难把这两类大小差别如此巨大的生物联系起来，很难把这两类生物放在同一演化框架之中。从体型庞大的陆地动物到体型小巧的天之骄子，这需要在形态和生理上产生许多巨大变化，这样一个过程确实难以想象。然而，许多化石证据显示，这一过程确实发生了。

    2014年，澳大利亚、英国和意大利等国的研究人员根据120种恐龙的1500多个解剖特征，构建复杂数学模型分析了恐龙在进化过程中的体型变化。分析结果显示，兽脚类恐龙当中的一支，它们的体型一代一代地缩小，在如此“瘦身”5000万年后终于进化成了鸟类——2.1亿年前其平均体重为163千克，当进化到始祖鸟时已经降至0.8千克。研究者还发现，在兽脚类恐龙中发生了一个奇妙的进化过程——幼态延续。所谓幼态延续是物种把幼年的甚至胎儿期的特征，保留到幼年以后甚至成年期的现象。

    陆地霸主怎样飞上天

    恐龙想变成鸟除了要变小之外，还要会飞，鸟类飞翔靠的是翅膀。那么，恐龙是如何“长”出翅膀的呢？

    此前，古生物学家在我国辽宁建昌发现了约1.6亿年前的近鸟龙化石。徐星说：“近鸟龙长而粗壮的前肢上长着飞羽，排列方式类似鸟类飞羽，这说明翅膀的雏形在至少1.6亿年前就在恐龙身上出现了。除了近鸟龙，还有其他几种兽脚类恐龙，像小盗龙和似尾羽龙，都有着类似羽毛翅膀的结构。”

    徐星指出，今天除了鸟类以外，所有会飞的动物都有这样一个倾向：会把自己身体体表所有部分尽量扩展帮助飞行。比如蝙蝠，它的翼不光像鸟类一样在前肢上，也会延伸到后肢，科学家称之为四翼状态。只有鸟类用前肢飞行，用后肢奔跑或行走。这样的现象导致在一百多年前，有学者提出，鸟类最早也不是这么例外的，它的祖先可能也经历过这样的四翼状态。2003年发现的一些小盗龙化石支持了这一假说。

    但非常意外的是，2015年的一个发现改变了鸟类飞行起源依赖由飞羽组成的翅膀的观点，这一年，徐星和他的同事一起在山东天宇自然博物馆发现了“奇翼龙”化石。它的腕部有一根棒状长骨结构。类似结构从来没有在其他恐龙中发现，却在一些会飞的四足动物的腕部或肘部、或踝部附近存在，这些动物包括蝙蝠、翼龙和鼯鼠等。在所有这些动物中，这种棒状结构都支撑着皮膜翼，用于飞行或者滑翔。在奇翼龙化石上，徐星等人也发现了残缺的翼膜。这意味着奇翼龙的翅膀像蝙蝠和其他会飞的四足动物一样，主要由皮膜翼构成，而不是像鸟类及其近亲那样主要由羽毛构成。这些形态特征显示，“奇翼龙显然不是一个具有竞争力的飞翔者，它的空中生活似乎只限于在树木之间做短距离的飞翔，或者从高处飞翔到地面。”徐星说，奇翼龙的出现，让科学家们困惑不解，因为它和我们的传统认知完全不同，让鸟类演化漫长的画卷更加复杂，此次长臂浑元龙的发现支持了有关奇翼龙的解释，再次证明，在恐龙向鸟类演化过程中，确实存在着许多实验性演化，鸟类起源的过程是极其复杂的。

    综合这些化石证据你会发现，恐龙变成鸟类可能经历了这样一个阶段，一些恐龙的身体逐渐变小，长得也越来越像鸟类：骨骼中空，身体轻盈；脑颅膨大，行动敏捷；前肢越来越长，能像鸟翼一样拍打；它们的体表长出了美丽的羽毛，不再披着鳞片或鳞甲。它们中的一些种类可能为了躲避敌害或寻找食物而转移到树上生存。这些树栖的恐龙在树木之间跳跃、降落，慢慢具备了滑翔能力，并最终能够主动飞行。不过，在这个过程中，也发生了许多我们想象不到的事情，比如出现了具有皮膜翼的恐龙。也许还有其他奇特的恐龙有待发现，这些恐龙彰显了进化的复杂性。

    虽然恐龙是如何演化成鸟的，目前还没有一个特别确切的答案，但不管怎样，原本不会飞的恐龙最终变成了天之骄子，它们飞向蓝天，从此开辟了一个崭新的生活天地。