地球上第一個穿上「羽絨服」的是誰？

實習生 呂迪 科技日報記者 張曄

在各種恐龍大片中，翼龍（Pterosaur）作為一種會飛的爬行動物，上鏡率很高。它們是恐龍的「旁系近親」，與恐龍一起生活在約2.3億至6600萬年前。以往的研究通常認為恐龍是最早具有羽毛狀結構的生物。

但就在最近，南京大學教授姜寶玉領銜的科研團隊在兩塊蛙嘴龍（一種很小的翼龍）化石上發現，翼龍的毛髮也具有羽毛狀結構，且其中許多類型的毛髮結構和恐龍及鳥類的毛髮結構相似。這將羽毛狀毛髮結構的起源一下提前了約7000萬年，前移到2.5億年前的三疊紀早期。該結果發表在《自然-生態與演化》雜誌上。

翼龍身上發現4種毛髮

人們在將近200年前就已經發現翼龍體表覆蓋著一層毛髮，但普遍認為這些毛髮大概就像頭髮一樣是簡單的單根結構，並且與恐龍毛髮以及鳥類的羽毛起源和結構都不同。「大家都認為翼龍有毛髮，但它的毛髮具體是什麼結構，是和人的頭髮一樣呢？還是和鳥類的羽毛一樣呢？這些問題沒有人進行過深入研究。」姜寶玉對此抱有一些疑惑。

「中國地質科學院地質研究所保存著一塊具有毛髮結構的翼龍標本，2015年我們在內蒙古寧城縣道虎溝地區進行野外調查時又發現了一塊。當時化石上面還能清晰地看到毛髮，我們就很興奮地立馬帶回來做研究。」

姜寶玉說，「化石復原出來是一隻骨骼還未發育成熟的翼龍幼體，翼展大概45厘米長，和一隻鴿子差不多大。這兩隻翼龍都來自中國侏羅紀中晚期（約1.65—1.6億年前）的燕遼生物群，都屬於短尾、闊嘴的蛙嘴龍類。」姜寶玉的博士生楊子瀟把之前粘好的化石拆分開，一塊一塊放在掃描電鏡下仔細觀察，同時和保存在中國地質科學院地質研究所的翼龍化石作對比，花了大概一年半的時間才發現了翼龍毛髮的分形態和超微結構，並根據它的親緣性分析確定了這種毛髮結構和羽毛是同源的。

姜寶玉的團隊在翼龍身體上共發現了4種羽毛，它們結構各不相同。

第一種是中空的單絲狀毛髮，類似「頭髮」，分布在幾乎全身各部位；

第二種是刷子狀的，根部是一個長軸，頂端有許多輻射狀的分岔，大多分布在頸部、前肢近端、腳掌和尾巴近端的部分；

第三種比較直，有個明顯的主軸，但在中段有些小分岔，分布在頜部；

最後一種是從根部就開始分岔，呈絨毛狀，分布在翅膀位置。

這4種羽毛狀結構之前只發現於恐龍的兩個主要類群——植食性的鳥臀類（Ornithischians）和獸腳類（Theropods）（其中一支演化成為鳥類）。楊子瀟說：「藉助高倍顯微鏡仔細觀察化石的各個角落，我們發現所有4種羽毛在翼龍身上都保存了可觀的數量。」這一發現改變了人們對翼龍只有單一毛髮的刻板印象。

羽毛結構起源一路前移

長久以來，羽毛一直被當成鳥類的專利。上世紀90年代以來，中國遼西發現了大量保存精美的帶毛恐龍化石，羽毛不再是鳥類的專利，而是源自於其獸腳類恐龍祖先。在後續的研究中，在一些小型鳥臀類恐龍如鸚鵡嘴龍（Psittacosaurus）、天羽龍（Tianyulong）以及庫林達奔龍（Kulindadromeus）身上也都發現了羽毛，因此羽毛演化的可能起源就隨之擴展到整個恐龍類群之中。

本次研究所發現的4種毛髮中，第三種中部有分岔的結構只有現生鳥類才有，其他3種在恐龍身上都有，而且其外部形態以及內部結構都與恐龍的許多類群非常相似。

姜寶玉分析說：「這些證據表明，翼龍的毛髮很可能與恐龍的毛髮有著相同的起源，羽毛結構起源起碼要追溯到它們共同的祖先。鑒於化石不能用DNA測序的方法，我們只能用生物學常用的性狀分析，把數百種形態性狀進行編輯，然後通過計算機計算進行推導。最後我們發現恐龍和翼龍的共同祖先是大約在2.5億年前的鳥跖類（Avemetatarsalia）。」

這樣的話，羽毛結構起源就從鳥類、獸腳類恐龍、恐龍類一路往前移動到由恐龍和翼龍組成的鳥跖類了。

有關翼龍的化石早就存在，但是直到現在它的羽毛結構才被發現，究其原因，姜寶玉說：「一方面是燕遼生物群的羽毛都保存得特別好。另一方面是現在科技的進步給我們提供了很多先進的儀器。比如以前受儀器限制，在化石上面微米尺度的生物結構就被簡單認定為微生物結構，直到2008年才被證明是保存下來的色素體。現在透射電鏡、掃描電鏡、同步輻射等先進儀器給我們的研究提供了很大的幫助。」

來源：科技日報 文中圖片均來自網路

編輯：岳靚

審核：王小龍

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