中國研究者在琥珀中找到恐龍時代的早期鳥類

25年前，邁克爾·克萊頓在小說《侏羅紀公園》里想像，科學家在琥珀保存的蚊子體內找到了恐龍血的殘跡。這當然是科幻場景，但是現在我們有了比小說更好的現實——6月29日，《自然》子刊《自然-通訊》（Nature Communications）發布了一項由中加兩國領銜的跨國合作研究，宣布在琥珀中發現了恐龍時代的古鳥類，距今約9900萬年。

標本DIP-V-15100不同角度的顯微照片，該標本被研究團隊命名為「天使之翼」。圖片來源：論文配圖

「我從來沒有奢望過我們能在琥珀里發現白堊紀的鳥類——獸腳類恐龍的後裔，」論文第一作者、中國地質大學（北京）的邢立達博士說， 「但它們就真真切切地出現在你面前，我才意識到這是人類首次有機會看到真實的古鳥類。 」

這兩件標本來自著名琥珀產區緬甸北部克欽邦胡康河谷，包括兩個鳥類翅膀和部分軟組織，還保存了一些已滅絕的遠古昆蟲——後者也是化石真實性最為直接的證據。「標本來自白堊紀中期諾曼森階，我們將其稱之為『天使之翼』與『羅斯』標本」，第二作者、加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安·麥凱勒（Ryan C. McKellar）教授介紹說，「標本非常小，天使之翼展開後為18毫米，而羅斯只有12毫米，這極小的尺寸、骨骼的發育情況、各指的比例，都表明標本為早熟性的幼鳥。」

經過幾十年研究，恐龍時代古鳥類化石已經不再是難得一見的場景。但是絕大部分化石只能保存硬質結構，也就是鳥類的骨骼，這些化石雖然十分有用，但終歸缺失了皮膚和羽毛等軟組織的重要信息。少部分化石（譬如中國遼寧等地的白堊紀化石）保存在非常細膩的沉積岩中，軟組織在岩石上留下了精細的印痕，保存了大量重要細節，但這也只是組織的印痕而非動物本身。直接在琥珀中找到古鳥類軟組織，這還是首次。

琥珀都能保存什麼？

琥珀是樹脂經地質作用所形成的化石。「樹脂」指的是部分植物專門分泌出來對抗捕食者和病原體的萜類化學物質，不是割開樹皮就能流出來的樹汁（後者是植物體內輸送營養的液體，大部分是水·）。樹脂流出之後，除了失去揮發性物質並硬化之外，還會逐漸發生交聯、聚合和環化等反應，最終成為化石。

因為樹脂粘度非常高，所以沿樹流下的時候很容易裹挾上小動物和植物葉片。但更重要的是，樹脂能夠讓被包裹的組織快速脫水，從而極大地抑制了細菌和真菌對生物屍體的分解。一些保存非常精美的琥珀化石甚至能留存亞細胞結構，能夠觀察到細胞核、線粒體和葉綠體的存在。

標本DIP-V-15101不同角度的顯微照片，該標本被研究團隊命名為「羅斯」。圖片來源：論文配圖

但是保存了結構卻不意味著保存了分子本身。一件化石可以在看起來完全保持了骨骼結構的同時，卻擁有和骨骼毫無相似之處的化學成分。生物遺體變成化石所需經歷的時間十分漫長，過程中會和各種各樣其他物質接觸，其原本的成分幾乎肯定會被更加穩定的物質取代，最終獲得的化石僅僅在外形上和原物一樣，分子則基本全都變成了石頭。

不過琥珀並不是普通化石，樹脂基本隔絕了它和外部的接觸，它能逃過一劫嗎？

在20世紀80年代，有多個實驗室發表結果認為能從琥珀中提取出DNA，一時間引人無限遐想。克萊頓的《侏羅紀公園》正是受到了這些結果的啟發。遺憾的是，這些結果後來都無法成功復現，仔細檢查發現獲得的DNA幾乎都是現代的，是污染產物。今天認為，那些結果是早期PCR技術缺陷所致。如果有DNA倖存，那也肯定斷裂成短鏈了，但是早期擴增DNA嚴重偏向長鏈，只需痕量長鏈DNA污染就會導致假結果。改進技術之後的檢測都找不到任何東西。

而進一步的研究發現，就算是木質素、纖維素和幾丁質這樣結實的大分子，在琥珀中也只能存在幾萬年幾十萬年。對於2500萬年以上的多米尼加琥珀的研究表明，最結實的大分子經歷如此漫長時間也已經面目全非。琥珀堅硬的外殼能夠阻止生物組織坍塌、破壞結構，但是樹脂分子本身依然可以和生物分子藉助硫基團發生各種反應。

邢立達博士說：「緬甸琥珀標本的年齡近 1 億年，即便使用超高靈敏新一代 DNA 測序技術也幾無可能獲得有價值的 DNA 片段，因此電影《侏羅紀公園》中恐龍場景目前依舊只能留在科幻里。 」

因此，想依靠琥珀復活遠古生物是不可能了——但是這不妨礙人們從中獲得前所未有的精密結構細節。

早成的反鳥，曾經繁盛的旁支

根據骨骼判斷，這兩件標本屬於鳥綱下的「反鳥類」。這個類群如此命名，是因為它的肩帶骨骼關節組合與今天的鳥類正好相反。它們誕生在白堊紀，曾一度繁盛覆蓋全球，遼西地區大量白堊紀鳥類化石（華夏鳥、始反鳥等等）都是反鳥亞綱成員，但反鳥類終究在白堊紀末期面臨了和恐龍一樣的滅絕命運。而與之相對的「今鳥類」則存續下來，並演化成了今天我們所見到的所有鳥類。

國際古生物協會前任主席、英國布里斯託大學的邁克爾 · 本頓（Micheal Benton）院士介紹道，這些反鳥類幼鳥標本已經具有了現代鳥類的羽毛類型，讓我們得以從細微的角度觀察到反鳥類幼鳥的羽毛生長方式，鳥翼骨骼形態學，以及羽囊、羽區和裸區等，這些細節皆是前所未見的。

兩件標本目前暫時歸屬於同一物種，其尺寸很小，骨骼發育也不完全，因此它們都是幼鳥。但是它們的羽毛又已經發育到相當晚期的程度，初級飛羽和次級飛羽都已經十分明顯。由此判斷，它們應當是早成鳥：類似於今天的家雞，出殼之後不久就能自主活動和覓食，而不需要留在巢中接受親鳥餵養。

X射線CT重建獲得的化石外形。圖片來源：論文配圖

論文作者之一，台北市立大學運動能力分析實驗室的曾國維教授說： 「『天使之翼』標本中的雙向爪痕，標本四周的大量腐敗物，以及裸區暴露出的皂化外觀，都表明標本至少在被樹脂部分包裹時還依然活著，其大部分腐敗過程在無氧環境中發生。而『羅斯』標本則沒有這些特徵，說明它很可能來自一具屍體，在其接觸樹脂前就已經完全腐敗。琥珀內沒有大量腐敗物和掙扎痕迹也可能是某種行為學的結果：掠食者撕下了鳥的翅膀，但沒有食用，而是將它丟棄。 」

「標本雖小，但極為難得，從某種意義上講，它們是世界上最小的恐龍，其體長只有 3.5 厘米。」 論文作者之一、中科院古脊椎所的徐星研究員說， 「 標本表明反鳥類似乎已具有現生鳥類的大部分羽毛類型，在羽毛的排列方式、顏色和微結構上都非常相似。這是我們首次在如此大規模的細節上去了解反鳥類。 」

雖然這些琥珀不能用作復活之用，但是依然有巨大的進一步研究空間。邢立達博士透露，除了此次發表的兩件鳥類化石，同批琥珀還有一批其他脊椎動物標本正在研究中。「最終我們會看到一個強多樣化的東南亞白堊紀中期脊椎動物群，這將是一個極其美妙的未來。」（編輯：Ent）

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