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鸟类是恐龙进化而来?深山一化石引起恐龙界轩然大波!
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美国费城自然科学院组织的鸟类起源研究“梦之队”来到中国- [140] (2021-07-07 22:26:45) (0) (0)二十余年来鸟类起源研究(三):中华龙鸟的化石美国自然历史博物馆研究生院 比较生物学博士在读
1996年8月,北京,中国地质博物馆1996年8月12日,一位来自辽西地区的农民带着化石走进了当时中国地质博物馆馆长季强的办公室,作为后来的讲述者,我很难去还原当时的情景或者季强研究员第一眼看到化石时的心情,但是可以想象,作为一个古生物学家,看到一个保存得如此精致,并且正好是梦寐以求的过渡类型物种的化石标本,很难保持平静。
后来,季强以6000人民币的价格在中国地质博物馆的名义下收购了这块标本。连同古生物学家姬书安一起,两人随机就开始了对这块标本的研究。很快,《中国地质》期刊就刊登了一篇名为“中国最早鸟类化石的发现及鸟类的起源”的文章。由于是以中文写成的,在当时国际上影响并不大。
中华龙鸟的化石保存十分完整,插图中的标本保存了几乎所有的骨骼部分和包括羽毛在内的部分软组织。从解剖学上看,这种动物具有典型的肉食性恐龙的特征,例如带锯齿的牙齿,数量众多的尾椎,四肢上尖锐的指爪等等。中华龙鸟的后肢较长,腰带结构显示其可能善于奔跑,较大的眼眶和存留的巩膜环暗示了敏锐的视觉能力。但是在所有特征中,最吸引人的还是中华龙鸟几乎遍布全身的丝状结构,这也让季强在他的论文中直接把中华龙鸟归到了鸟类。我们从文章的标题和对中华龙鸟(Sinosauropteryx)的命名上可以看出季强当时对这件化石演化地位的态度。首先,文章的标题认为这是一种早期的鸟类,正式的拉丁学名又是由“sino”(中华,意为“中国”), “saur”(龙,意为“蜥蜴”,常见于恐龙命名), 和“pteryx”(鸟,意为“翅膀”,与始祖鸟Archaeopteryx后半部分相同),意义在于说明这是一种介于典型的恐龙和鸟类之间的过渡物种。如果以后来人的眼光,我们可以大言不惭地说这个命名不对,一种恐龙怎么能叫“鸟”呢?但是科学的进步就是伴随着不断的错误,分类学中对已经命名了的物种保留了很多现在看起来错误的命名,一方面是为了避免混乱,另一方面也在于铭记这些有意义的错误。
在中华龙鸟化石报道后的两年,季强率领的研究小组在中国辽西地区又陆续找到了原始祖鸟(Protarchaeopteryx),尾羽龙(Caudipteryx)等一些列带羽毛的恐龙化石。
尽管季强当时坚信中华龙鸟是一种鸟类,但是几乎同时拿到这个标本的另一半的,在南京的陈丕基研究员却似乎有不同的观点。
1996年10月,美国自然历史博物馆
第56届古脊椎动物协会(Society of Vertebrate Paleontology)年会在位于纽约的美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)召开,其实会场上的内容早已在几个月前发送到各个参会者邮箱的摘要合集中写得很清楚了,而很多真正有价值的交谈发生在会场之外。一位中国的参会者,来自中科院南京地质与古生物研究所的陈丕基向Yale的John Ostrom, 美国自然历史博物馆的Mark Norell和其他参会者,展示了一张来自中国辽西地区的化石照片。
“Chen’s specimen looked just like another small, well-preserved carnivorous dinosaur……even in the dim light of the light of the Hall of Northwest Coast Indian, you could see that is was an animal apparently cloaked in an aura of fuzz……the smoking gun of a “feathered” carnivorous dinosaur and hard evidence for a controversial idea that dinosaurs were very different from what we thought. ” ——— Mark Norell 《Unearthing the Dragon》
“陈的标本看上去就像一件保存得十分完好的小型肉食恐龙……就算在东北沿海印第安人展厅的昏暗灯光下,你也能清楚地看到这只动物被一圈绒毛组成的光环包围了起来……这是一种带羽毛的肉食性恐龙的铁证,恐龙与我们之前所想的非常不同。” ———《探龙记》
这张照片几乎完全改变了当时会议的主题,不少古生物学家立即认为这是一个支持鸟类的恐龙起源的强力证据,但是反对者也有不少理由。但是可能在场的所有人都没有想到,这件带有羽毛的恐龙的化石,不仅仅是鸟类起源研究的一个新起点,更让中国的热河生物群成为了全世界古生物学之后20余年研究的热点,不仅仅是带羽毛的恐龙,还有早期鸟类,早期哺乳动物,早期开花植物,鱼类,昆虫......不胜枚举。
几天后会议结束,但关于中华龙鸟的争执仍在继续。1998年1月,Nature上刊出了一篇关于中华龙鸟的详细论文,作者是陈丕基和两位中国恐龙研究的老科学家,董枝明与甄朔南,并且标题中明确承认了中华龙鸟是一种兽脚类恐龙。
1999年 2月 美国纽黑文 耶鲁大学从1997年的3月起,由美国费城自然科学院组织的鸟类起源研究“梦之队”来到中国,先后去到南京的中科院地质古生物研究所,北京的中国地质博物馆,辽宁西部的中华龙鸟化石点进行考察。有意思的是,无论考察前后,中华龙鸟的演化地位的争论就始终存在于考察队中。鸟类起源于恐龙的坚定支持者John Ostrom称中华龙鸟标本上的表皮覆盖物的确是一种原始的羽毛,这件标本是鸟类起源于恐龙的有力证据;与此同时,同样坚定地反对鸟类的恐龙起源的Larry Martin却声称化石上的痕迹是皮下的纤维组织,和羽毛完全没有关系。
在考察结束接近两年后,1999年2月13~14日在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆(Yale Peabody Museum of Natural History)召开了“奥斯特隆鸟类起源和早期起源国际学术讨论会: 中国带羽毛的恐龙”(International Symposium of Origin of Birds Honors John Ostrom: China’s Feathered Dinosaurs)。John Ostrom教授作为嘉宾发言并且领奖。尽管John Ostrom已经在2005年离我们而去,但是作为一名科学家,在有生之年看到自己的学说得到证明,并且被学界和大众接受,应该算一件非常幸福的事情了。讨论会的成果后来汇编成立一本册子,内容涉及了带羽毛的恐龙的研究的方方面面,其中不少到今天依然是研究的热点,感兴趣的同学可以查看链接:New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds。
另外,值得一提的是一件在古生物界相当有名的“古盗鸟(Archaeoraptor)事件”。关于事件的详细信息链接里写得很详细,网络上很容易查到中英文材料,这里就不展开了。我想强调的是两点,首先,所谓的古盗鸟化石最新报道是在美国国家地理(National Geographic),尽管国家地理是一本很不错的自然历史类的杂志,但是其报道内容很难称为严肃的科学内容,更多的是一种二次转述,把较专业的内容用科普的方式介绍给大众。但与此同时,古盗鸟的正式论文先后被Nature和Science拒掉,其中的原因很难考证。第二点,科学家也是人,很难保证不犯错,哪怕是已经出版的内容也可能在事后被证明有错,犯错可以接受,但造假就不一样。对于古生物学家来说,判断化石的真伪有时并不是一件容易的事情,特别是面对不是自己采集,或者从某种渠道购买的化石的时候。我的态度是,始终保持一点怀疑的态度,不要轻易地去肯定或者否定你并不清楚的事情。
利用系统发育学的方法,目前学界普遍认为中华龙鸟是一种小型的肉食性兽脚类恐龙,属于虚骨龙(Coelurosauria)这个大类群中的美颌龙类(Compsognathidae),是一种处于演化树比较基干位置的物种。在中华龙鸟被发现后,伴随着越来越多“带羽毛的恐龙”的化石的发现,非鸟类恐龙到鸟类之间的演化序列中的空缺也被慢慢填补,我们似乎已经可以清楚的勾勒出从龙到鸟的演化过程。但关于从龙到鸟过程中的很多细节变化我们依然不甚了了,更有难以解释的演化现象使化石证据与发育生物学实验结果相悖,研究人员如何解释这一切?从化石中我们又能获得什么信息?
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中华龙鸟美国“梦之队”的内讧
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