我的研究生涯像老式的中國婚姻，進入古生物領域後才建立興趣

6月28日，重慶市雲陽縣普安鄉恐龍化石群考古現場發現長150米、厚2米、高8米的「恐龍化石牆」，目前已確定基幹蜥腳形類、蜥腳類、獸腳類、鳥腳類、劍龍類五大類恐龍化石。在恐龍化石搶救性發掘成果新聞發布會上，中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星表示，重慶雲陽普安恐龍化石群是一個世界級的侏羅紀恐龍化石群，代表近年來世界恐龍研究領域的一個重大發現。鳥類由恐龍的一支演變而來是科學界的共識，但是龐大笨重的恐龍是怎麼變成輕盈的鳥類？它是如何長出羽毛，又是怎麼學會飛的呢？在SELF講壇的舞台上，中科院研究員徐星為我們一一揭秘。

徐星

古生物學家

以下內容為徐星在SELF講壇的演講實錄：

大家下午好！我們知道恐龍的一支變成鳥類這是世界科學界大家認可的結論，在這個大的框架下，有一個困惑了古生物學家很長時間的一個問題，就是龐大的恐龍怎麼能會變成輕盈的鳥類？怎麼學會飛？

這是很困惑大家的問題。有問題就有人解決問題，這是我們每個科學家平時要做的事情。很多科學家想辦法解決恐龍怎麼飛翔藍天這樣一個科學問題。所以在過去幾十年當中，提出很多很多的假說。比如說有人認為恐龍是通過奔跑，然後慢慢演化出自己飛行結構，然後讓飛向了藍天。然後另一種假說，飛行會在樹棲動物當中產生，也就是動物會藉助重力，來學會飛行，這從力學的角度是非常自然容易的。還有一些假設說有一些早期的恐龍在奔跑爬坡當中慢慢演化出翅膀，然後學會了飛行。不管怎麼樣，要回答這些問題，最重要的對古生物學的研究來說要找到化石的證據，我們每天工作不是每天都去找化石，我們工作很大一部分就是尋找化石證據，用這些證據解答像飛行起源其他一系列的古生物問題。

對於公眾來講很好奇，你們怎麼知道哪裡有化石？你們怎麼採集這些化石的？對於公眾來說我們在城市當中，我們看見的是鋼筋混凝土，我們很難想像化石怎麼出來的。大家想想自己要去哪個地方玩，我們首先查交通圖，如果到廣西，我要知道從北京到廣西自駕車，交通圖告訴我去到哪裡，我們去海邊要知道沿海有哪些城市，對古生物學家來說我們通過地質圖知道地球表面哪個區域可能有哪類化石，這是作為恐龍古生物學家最常用的研究渠道。我們還有其他渠道也會告訴我們哪裡有化石，一旦知道了這個區域以後，我們就會到這個區域工作。

這兩張照片顯示出了我們生活環境，大多數是戈壁沙漠地區無人區，我們每天工作很簡單，早晨出去睜大你雙眼在目標岩石當中尋找，一天也許走十公里二十公里，有人說你怎麼走那麼慢，對於找化石來說你走太快會錯失很多的機會，這種漫長尋找是我們找化石最重要的步驟，如果運氣好找到了化石，那麼就要做一個判斷，我們把化石採集出來，需不需要運回實驗室。

我剛才研究的問題，恐龍怎麼變成了鳥類？怎麼演化出來的飛行？沙漠地區並不是合適的區域，一般典型的戈壁沙漠地區，岩石都在河裡或者沙漠當中形成的岩石，比如說叫做泥岩或者沙岩，這種岩石當中沒有我們需要找到的信息，我們知道恐龍變成鳥類最重要的結構是演化出翅膀，今天鳥類翅膀最重要的結構就是羽毛，在泥岩和砂岩當中很難保存羽毛的結構，所以我們換一個地方尋找化石。

我剛才講了我們典型區域是戈壁沙漠地區，但是還有很多地方是可以尋找化石的，比如說北京的周邊地區，大家去河北旅遊走遠一點到遼寧你發現那裡有很多山脈不是很高，但你走近仔細看，你發現山脈當中有一種特殊岩石就是頁岩，這對保存軟體組織像羽毛痕迹非常有利。過去這些年，遼西和周邊地區科學家發現很多很有意思的化石，這個地方找化石跟我剛才講戈壁沙漠地區找化石完全不同的環境。遼西植被非常豐富，我們住在遼西農民的家裡，一個炕我們住十幾個人，晚上睡覺你可以聽到什麼聲音，可想而知。

重要是我們在這樣的地區找到我們需要的化石，這是1997年我本人第一次到這個區域尋找化石的場景，大家可以看見已經開始下雪了，我們挖的場景是一個化石坑，坑有很多冰楞子，非常寒冷的環境，條件非常艱苦，我們幹了三四十天，但是非常遺憾沒有收穫。這樣的野外經歷我們經常遇見，你會很辛苦工作，但是一年下來沒有什麼結果，這對研究古生物學者心理上是巨大的考驗。

非常幸運的是，我們在野外最後一天晚上來了一位農民，到我們住的房間里，告訴我們他在前一年在這個地區發現很碎的碎片，這些碎片有用的話可以給我們作為科學研究，我們當時想農民發現碎片會有什麼用處，但是當我們把這些碎片拿回北京進行修理和拼接，我們發現這是非常有意思的化石，可以為我剛才講恐龍飛向藍天提供一點點信息。

這個碎片現在看起來很漂亮，但當時農民給我們時是幾百塊碎片，拼成以後研究以後我們發現它是長羽毛的恐龍，有一點遺憾的是羽毛還沒有變成可以形成翅膀的羽毛，所以它給我們一點點希望讓我們繼續在這個區域工作下去。

隨後第二年我們又來到這個區域，這一次我們是夏天來到遼西地區，因為冬天太冷了，我們在這裡工作了70天，每天在周邊挖掘岩石，尋找我們想尋找的對象，我們確實找到了一些化石，又一次非常遺憾的是我們像前年一樣直到野外結束的時候，我們還沒有找到我們想要找的東西，在野外幾乎最後一天要結束的時候，我們發現又一塊標本，這次這塊標本讓我們有機會回答恐龍飛向藍天是怎麼完成的，這樣一個信息。

這個化石看起來也不是特別漂亮，通過研究、通過分析我們發現這塊被命名為中國鳥龍的恐龍，前肢已經有了用于飛翔的羽毛，前肢已經可以像現在鳥類一樣進行拍打，鳥類飛行拍打動作非常重要，這是讓它從地面飛向藍天非常關鍵的一步，我們知道在遼西這塊有我們需要尋找的信息，從那以後每年來到這個地區進行尋找，希望找到類似的化石。

在1999年，我剛才講我們第一次是在1997年、1998年、1999年，我們每年都來這裡，1999年我們又一次來到這裡，不是通過我們自己挖掘，而是我自己小的野外旅行當中碰見一個農民，他給我展示在他家後院發現的一塊化石，這個化石不是很漂亮，但是非常有意思。這個化石非常小，如果把它整個身體復原起來可以站在你手掌上，這個特點非常重要。

我們知道龐大恐龍變成鳥類有一個關鍵的變化，就是身體一定要變小了，否則我們難以想像一個幾十噸重的恐龍怎麼樣飛向藍天，這個新發現的小恐龍的體重只有三四百克，小到足夠能夠飛向藍天。這個恐龍在它後腿上長了非常粗大的羽毛，但是你發現在研究過程當中有很多問題出現，出現問題是非常非常好的事情。這種粗大的羽毛意味著什麼？

我們看今天所有會飛的除了鳥類以外的其他動物，你會發現它們都有這樣一個傾向，它會把自己身體體表所有部分盡量擴展出來幫助它飛行。比如說我們熟悉的蝙蝠，蝙蝠的翼不光像鳥類一樣在前肢上，也會延伸到後肢上，我們叫做四翼狀態，會飛行、會滑行的動物會儘可能把體表擴展起來進行飛行，只有鳥類例外的，鳥類前肢飛行後肢是用來奔跑或者行走的。

那麼這樣的現象導致在一百多年前，有一個學者就提出，可能鳥類最早也不是這麼例外的，可能它的祖先也是經過這樣的四翼狀態。但是從來沒有化石發現。

雖然這個小恐龍困惑我們一段時間，但是我們也沒有意識到，我們其實站在很重要發現的邊緣，所以我們其實錯失了一個機會，但是過去幾十年當中我們運氣非常好。大家看到屏幕上展現的標本，這個標本顯然跟前面標本比起來不僅漂亮、不僅更美，而且它保持了更粗大的羽毛，而且整個腳上長了羽毛，這樣發現並不是我們獨有的。

在遼西地區我們做工作，農民也做工作，除了我們還有農民做工作以外，還有其他很多研究團隊也在做工作，在我們找到這個化石的同時，實際上另外一個小組已經發表了論文，針對幾乎是一樣的化石，當時他也發現粗大羽毛保持在腳上和整個的四肢上。但是現在鳥類完全靠前肢飛行，後肢用來行走的，現在大多數鳥類後肢是沒有羽毛的，是由鱗片覆蓋的。由於這個原因這個文章作者及研究小組認為化石上保存的羽毛一定是從前肢衝到後肢，然後保存成化石了，這是我們科學研究中常常遇到的現象，你會被你固有知識、定式思維引導到一個研究的方向去。

還有一個研究小組也研究了同樣的化石，他們也在我們之前發表了論文，雖然沒有說羽毛從前肢衝到後肢的，但是他們忽略了一個細節，實際上如果你仔細看化石上的羽毛，你會發現這個羽毛很有意思，它的羽毛更像會飛的鳥，也就是說它的羽毛是不對稱的，圖上有兩種羽毛，一種是對稱羽毛，一種是不對稱羽毛，而這種不對稱羽毛一般是和飛行相關的。這個小組認為保存這個羽毛的化石代表一隻恐龍，恐龍是絕對不會飛的，所以他沒有看見明顯不對稱的現象，也錯失了一個機會。

雖然他們在我們之前發表了文章，但是給我們留下了研究空間。基於幾乎同樣的標本，我們提出實際上這個恐龍代表一個演化的缺失環節，叫做四翼恐龍，前後肢都形成空氣動力面，幫助恐龍飛向藍天。

我們文章發表以後得到很多的質疑，得到了很多批評，對於古生物學家來說，反駁批評最好方法就是尋找更多的化石證據，所以我們必須做更多更多的工作，我們發現了其他一系列的帶羽毛、長四個翅膀的恐龍化石，我們還找到了另外一些更有意思的化石，這個化石不是在野外找到的，而是在山東一個縣級博物館來找到的，叫做山東天宇自然博物館，這個博物館收藏了世界上最多的帶羽毛的恐龍和早期鳥類化石，我們在這裡也找到了一系列的標本，包括早期鳥類的標本，我們發現這個巨大的羽毛在早期鳥類當中也存在，不僅在腿上存在，而且也像恐龍一樣也在腳上存在，這說明早期鳥類跟恐龍一樣也長四個翅膀。

綜合這些所有的證據你會發現，恐龍變成鳥類確實經歷這樣一個階段，早期它們生活在地面，慢慢它上樹了，然後演化出四個翅膀，然後隨著它的飛行能力越來越強，它前面的翅膀越來越發達，後肢的翅膀退化掉，於是變成我們今天熟悉的鳥類，僅僅用兩個翅膀來飛行。

我剛才講的這段科學經歷，實際上是2014年度被美國科學雜誌列為年度十大科技發現鳥類起源中非常最重要的一部分發現。我們能取得這個發現有很多很多的因素，這種因素有個人的，也有其他方面的。舉個例子說要取得這些重要的發現，對一個科技研究者來說你辛勤付出，你的興趣是非常非常重要的。像我本人自己雖然現在是資深的古生物學者，化石對於我來說是生命的一部分，我每天很長時間都在跟化石打交道，如果沒有化石我沒有辦法想像自己的生活，但是我從上大學到讀研究生我都是恨這個專業，不喜歡這個專業，我的研究生涯像一個老式的中國的婚姻，進入這個領域後發現這是很有意思的方向，所以我想在座很多未來要走向自己職業生涯、科學生涯的年輕一代，一定要記住這一點，其實興趣是可以後天建立的，一旦建立了興趣以後，做有興趣的工作會激發你無窮的能量，這種能量讓你付出去、去做出偉大的發現。當然科學的發現還需要其它一系列素質，你不能拘於定式思維，你要注意細節，還有其它一系列的品質，最終你才能做出一個好的科學，這是我想今天跟大家分享的，謝謝大家。

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