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飛向藍(lán)天的恐龍 變成了凌空翱翔的鳥兒 2020-06-18 15:20:23  來源:北京日?qǐng)?bào)

假如把地球46億年的歷史濃縮成24小時(shí),那么零時(shí),地球形成;4時(shí)出現(xiàn)單細(xì)胞生物;20時(shí)30分,出現(xiàn)微生物,接著陸生動(dòng)物出現(xiàn); 22時(shí)48分左右,恐龍來了,23時(shí)40分左右消失;臨近午夜,人類出現(xiàn),迄今有記錄的整個(gè)人類歷史,只有短短的幾秒……

在地球上出現(xiàn)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于人類的恐龍,一直吸引著徐星。這位命名恐龍有效屬種數(shù)量,在全世界名列前茅的中國學(xué)者,20余年一直在努力揭開一個(gè)謎——

“說到恐龍,人們往往想到兇猛的霸王龍或者笨重、遲鈍的馬門溪龍;談起鳥類,我們頭腦中自然會(huì)浮現(xiàn)輕靈的鴿子或者五彩斑斕的孔雀。二者似乎毫不相干,但近年來發(fā)現(xiàn)的大量化石顯示:在中生代時(shí)期,恐龍的一支經(jīng)過漫長的演化,最終變成了凌空翱翔的鳥兒。”

——《飛向藍(lán)天的恐龍》

小學(xué)四年級(jí)語文課本里有一篇課文——《飛向藍(lán)天的恐龍》,作者就是徐星,這位中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所副所長,試圖告訴孩子們一個(gè)大膽的猜想:恐龍,也許沒有滅亡,鳥類,就是它們的后裔。

重讀寫于10余年前的文章,上月剛剛獲得 “第二屆全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)狀”的徐星笑得很開心,在他心中,這篇不足千字的文章與他獲得的各種榮譽(yù)同樣重要,正是這篇小文,喚起了許多孩子對(duì)恐龍的興趣,尋找“飛向藍(lán)天的恐龍”的同伴越來越多……

徐星覺得,自己就快要接觸到真相了。

“先結(jié)婚,后戀愛”

徐星的辦公室里,到處都是“恐龍”——茶幾上擺著化石,書柜中擺著恐龍相關(guān)的書籍和資料,墻上貼滿各種恐龍的圖像……

這位已51歲的“恐龍迷”,小時(shí)候并不迷恐龍,甚至還曾認(rèn)為研究恐龍,前途渺茫。

“我和恐龍,其實(shí)是‘先結(jié)婚,后戀愛。’”徐星說完,哈哈大笑。

徐星出生在新疆新源縣,信息閉塞的童年,讀書,是他最喜歡的事。上小學(xué)時(shí),徐星從書中知道了陳景潤,知道了“哥德巴赫猜想”,他夢(mèng)想成為數(shù)學(xué)家;上中學(xué)的時(shí)候,他又迷上了物理,立志要當(dāng)個(gè)物理學(xué)家,而且,一定要去北京大學(xué)讀書。

偏偏高考那年,北大物理系在新疆沒有招生名額,有招生名額的都是冷門專業(yè),其中有“地質(zhì)學(xué)”。當(dāng)年填報(bào)的專業(yè),徐星已經(jīng)記不清了,“但肯定不是地質(zhì)學(xué)!”徐星說,為了保險(xiǎn),他還是勾選了“服從分配”。

如愿以償,拿到北大的錄取通知書,徐星興高采烈地打開,看到錄取專業(yè)時(shí),他愣了—— “古生物專業(yè)”,“這是什么專業(yè)?”直到入學(xué),徐星才知道,錄取自己的專業(yè)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)學(xué)科方向。

徐星并不喜歡這個(gè)專業(yè),他對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)更感興趣,大學(xué)期間,很多時(shí)間都花在“啃”馬克思、薩繆爾森等人的著作上,他甚至還到中國人民大學(xué)旁聽過一段時(shí)間經(jīng)濟(jì)學(xué)課程,盤算著通過考研,讀一個(gè)國際金融之類的專業(yè)。

緣分,有時(shí)候說不清楚,你越不想干什么,反而越逃不脫。

23歲,徐星大學(xué)畢業(yè),他沒能去讀經(jīng)濟(jì)學(xué)專業(yè)的碩士,而是被免試推薦到中科院古脊椎所,跟隨古生物專家趙喜進(jìn)專門研究恐龍。

剛開始,徐星還是“不務(wù)正業(yè)”,他迷上了計(jì)算機(jī)。直到研究生階段的第三年,迫于畢業(yè)論文的壓力,他才開始看化石、看標(biāo)本、寫論文……漸漸發(fā)現(xiàn)恐龍的世界如此有趣。第一次親手觸摸恐龍化石的時(shí)候,徐星仿佛感覺到了億萬年前的生命,尋找化石中的秘密,就像是福爾摩斯探案……就是這短短的一年,他愛上了恐龍,而且熱戀至今……

“在‘外面的世界’轉(zhuǎn)了一圈,最后還是回到原本的人生軌道上來。”回憶往事,徐星很是感慨。

一塊不完整的恐龍化石

為了爭取到更多的工作機(jī)會(huì),徐星每天都早早來到古脊椎所。不務(wù)正業(yè)時(shí)研究的電腦,現(xiàn)在有了用武之地。他借助電腦分析數(shù)據(jù),協(xié)助老師和前輩研究……所里的老師們都喜歡這個(gè)勤奮的小伙子,辦公室里的化石,隨他研究。

辦公室里大大小小的化石,都是導(dǎo)師趙喜進(jìn)在上世紀(jì)六七十年代采集來的,一塊不完整的恐龍化石,吸引了徐星的注意——僅十幾厘米長的化石,呈現(xiàn)出一段不完整的下頜骨及牙齒,徐星仔細(xì)觀察后判斷,這是一塊鐮刀龍類的化石標(biāo)本。

標(biāo)簽上寫著,化石發(fā)現(xiàn)于云南峨山的下祿豐組,年代屬于侏羅紀(jì)早期。徐星有些迷糊,“當(dāng)時(shí)學(xué)界一般認(rèn)為鐮刀龍類生活在白堊紀(jì)。如果這塊化石真的屬于鐮刀龍類,那就相當(dāng)于把此類化石的紀(jì)錄從約1.2億年前的白堊紀(jì)早期,提前到近2億年前的侏羅紀(jì)初期。”

徐星覺得自己可能觸碰到了一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),他興奮極了,廢寢忘食地翻閱資料,反復(fù)比對(duì),他越來越肯定,這塊不完整的化石,就是鐮刀龍類化石。

當(dāng)時(shí),研究鐮刀龍類的專家——美國華盛頓大學(xué)古生物學(xué)教授詹姆斯·克拉克正在古脊椎所交流訪問,在看了化石和徐星的論文之后,克拉克肯定了徐星的判斷,建議他討論討論“這塊化石的發(fā)現(xiàn)對(duì)鳥類起源研究的意義”……

一語驚醒夢(mèng)中人。徐星發(fā)現(xiàn)了新天地。

1868年,英國博物學(xué)家赫胥黎就提出鳥類可能演化自恐龍的假說,一個(gè)多世紀(jì)以來,這種假說已經(jīng)成為主流,但依然存在不少疑問。

比如始祖鳥生活在約1.5億年前的侏羅紀(jì)晚期,而當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的似鳥恐龍化石卻都出現(xiàn)在白堊紀(jì)。祖先生活的時(shí)期怎么可能比后裔還晚?

徐星的發(fā)現(xiàn),可以解決這一困惑。他發(fā)現(xiàn)的鐮刀龍類化石,將這類鳥類祖先類群的化石紀(jì)錄提前至侏羅紀(jì)時(shí)期, “從時(shí)間的演化序列來看,‘恐龍變成鳥’這件事也更好解釋了。”徐星遵循這一思路,與導(dǎo)師合作了一篇論文,發(fā)表在1998年的《自然》雜志上,一定程度上解決了鳥類起源于恐龍這一假說的“時(shí)間難題”。

這是徐星科研生涯中第一個(gè)重要的研究成果,也是他探索“飛向藍(lán)天的恐龍”的起點(diǎn)。

四個(gè)翅膀的小盜龍

1996年,一枚發(fā)現(xiàn)于中國遼西的化石顛覆了恐龍固有的形象。

一圈纖維狀的印記,從頭至尾,將一米左右的完整化石骨骼緊密包圍。這是世界上首次發(fā)現(xiàn)的帶羽毛的恐龍化石。

這塊化石被命名為“中華龍鳥”,“它的發(fā)現(xiàn)為研究鳥類如何演化出羽毛打開了一扇窗。”徐星說。從那時(shí)起,徐星也開始在遼西及其周邊地區(qū)尋找?guī)в鹈铸埖幕?/p>

1999年11月,美國《國家地理》雜志,發(fā)表文章——《霸王龍長羽毛了嗎?》,介紹一塊來自中國的神奇化石——一種具有鳥類身體和恐龍尾巴的動(dòng)物,研究人員稱之為“古盜鳥”,這一發(fā)現(xiàn)為鳥類起源于恐龍?zhí)峁┝酥苯幼C據(jù)。

但很快,徐星發(fā)現(xiàn),“古盜鳥”其實(shí)并不存在。

當(dāng)時(shí),徐星和同事們正在研究一塊發(fā)現(xiàn)于遼寧西部的化石標(biāo)本,他們觀察到,這塊化石的尾部與“古盜鳥”標(biāo)本的尾部一模一樣。原來,“古盜鳥”化石標(biāo)本是由不同動(dòng)物的骨骼化石拼湊起來的一種人為的“物種”。

徐星給《國家地理》雜志去信,提出質(zhì)疑,“科學(xué)研究必須忠誠本真,我有義務(wù)指出這個(gè)事。”徐星說。2000年初,《國家地理》雜志召開發(fā)布會(huì),承認(rèn)了自己的錯(cuò)誤,并且將徐星的來信發(fā)表在2000年第4期《國家地理》雜志上。

“古盜鳥”雖然不存在,但不代表“鳥類起源于恐龍”假說的破滅。

就是這塊揭穿“古盜鳥”的遼西化石,使徐星發(fā)現(xiàn)了另一種身披羽毛的恐龍。徐星和同事一起將這一生活在約1.2億年前的恐龍命名為“趙氏小盜龍”,以致敬自己的老師趙喜進(jìn)。

2002年初,徐星帶領(lǐng)課題組開始對(duì)一批新采集的小盜龍化石進(jìn)行研究。“當(dāng)時(shí),有另外兩個(gè)課題組也在進(jìn)行小盜龍的研究。”徐星說,其中一組的主要研究者是他的一位好友,徐星特意給好友發(fā)了郵件,承諾不會(huì)搶在好友之前發(fā)表研究成果。

好友回信說:“自己的研究論文即將發(fā)表。”徐星既為朋友高興,又有點(diǎn)兒忐忑,“我們都在研究同樣的內(nèi)容,如果另外兩個(gè)研究小組把我們想說的話、我們發(fā)現(xiàn)的研究點(diǎn)都說了,那我們正在進(jìn)行的研究就大打折扣了。”徐星說著,不好意思地笑了。

2002年夏天和秋天,另外兩個(gè)研究小組的文章相繼發(fā)表,很幸運(yùn),都沒有涉及徐星他們的研究重點(diǎn)。

“我們從化石上發(fā)現(xiàn),小盜龍有著非常長的片狀羽毛,而且羽軸兩側(cè)的羽片寬窄不同,是不對(duì)稱的,這恰好符合會(huì)飛鳥類的飛羽特點(diǎn);更令人驚嘆的是,它的羽毛不僅分布在前肢和尾巴上,還分布在后肢上,即小盜龍長了四個(gè)翅膀。”徐星興奮地說,這種羽毛分布形式表明,這類小型的馳龍類在當(dāng)時(shí)可能已具備了一定的飛行能力,它們利用四肢覆蓋的羽毛,可以從一棵樹飛行到另外一棵樹。

2003年初,《自然》雜志封面文章發(fā)表了徐星等人發(fā)現(xiàn)的四翼恐龍,這是世界上發(fā)現(xiàn)的第一種長了四個(gè)翅膀的恐龍,為鳥類起源于恐龍?zhí)峁┝擞辛ψC據(jù)——從獸腳類恐龍向鳥類的演化過渡之中,可能經(jīng)過了一個(gè)四翼階段。同時(shí),這一發(fā)現(xiàn)也為“樹棲起源滑翔說”提供了最直接的化石證據(jù),徐星和同事將這種長著四個(gè)翅膀的小盜龍命名為“顧氏小盜龍”,以紀(jì)念為熱河生物群做出重大貢獻(xiàn)的中國著名古生物學(xué)家顧知微院士。

小盜龍,就此成為國際古生物學(xué)界最耀眼的明星之一。徐星也就此寫出了科普文章《飛向藍(lán)天的恐龍》,收入小學(xué)四年級(jí)語文課本中。

“恐龍三明治”

從上世紀(jì)九十年代末開始,徐星幾乎每年都和團(tuán)隊(duì)去野外考察,足跡跨越了新疆、東北三省、內(nèi)蒙古、河北、山東、云南和湖南等地。

野外考察,苦不堪言。戈壁沙漠,有時(shí)營地距離水源地幾百公里,為了節(jié)約用水,徐星和同事甚至常常不洗臉,“襪子硬得都能立起來。”

頭頂烈日,毒蟲叮咬,甚至還要面臨翻車、方向盤被顛斷的情況……但再惡劣的環(huán)境,也比不上“一無所獲”的沮喪。

不過徐星好像好運(yùn)伴身,常常有重要發(fā)現(xiàn)。其實(shí),這“好運(yùn)”正是堅(jiān)持野外考察、不畏艱辛的“回報(bào)”。

在新疆準(zhǔn)噶爾盆地,徐星和同事們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的地質(zhì)現(xiàn)象:在地層當(dāng)中,保留著不少凹陷,凹陷之中,以兩三平方米為一個(gè)區(qū)域,保存著一層一層堆積起來的化石,“每隔二三十厘米巖石,就是一層化石,就像‘恐龍三明治’。”徐星說。

層層疊疊的化石,講述著億萬年前的故事——

1.6億年前,侏羅紀(jì)晚期的新疆五彩灣,生機(jī)勃勃。

雨季的一天,持續(xù)的雨水讓本已濕滑的地面泥濘不堪,幾只大型的蜥腳類恐龍途經(jīng)此處,有著龐大身形和體重的它們沿途踩下了一個(gè)又一個(gè)巨大的深坑,但很快深坑又被泥水灌滿。

剛剛放晴,幾只體長1米多的小型原始角鼻龍類恐龍打鬧至此,黃昏余暉下,它們完全沒有注意到腳下的危險(xiǎn),一不留神陷入泥潭,這一陷就是億萬年……

2009年,徐星他們發(fā)現(xiàn)了這種小型恐龍,并給它們起了一個(gè)有些“悲壯”的名字——“難逃泥潭龍”。在“難逃泥潭龍”身上,徐星和同事們解開了兩個(gè)有關(guān)鳥類起源的秘密。

“它提供了關(guān)于鳥類手部的三個(gè)手指是怎樣從恐龍手部演化而來的重要證據(jù)。”徐星說,從早期科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)來看,當(dāng)獸腳類恐龍一步步向鳥類演化的時(shí)候,最開始退化的是最外側(cè)的兩個(gè)手指,即相當(dāng)于人類的小拇指和無名指;而現(xiàn)代鳥類胚胎發(fā)育學(xué)研究認(rèn)為,鳥的手指是退化掉最內(nèi)側(cè)的“大拇指”和最外側(cè)的“小拇指”剩下的。“‘難逃泥潭龍’的第五指已經(jīng)消失,但另一個(gè)退化的手指不是第四指,而是第一指,而且退化非常嚴(yán)重——這就說明,恐龍向鳥類進(jìn)化的過程中,退化的的確是第一指和第五指。”由此,徐星和同事提出了外側(cè)和兩側(cè)退化模式相結(jié)合的新假說,古生物學(xué)的化石證據(jù)和鳥類發(fā)育學(xué)的資料之間的矛盾有望化解。

徐星和同事們還找到了代表不同年齡段的近20個(gè)化石標(biāo)本,通過對(duì)比,他們驚喜地發(fā)現(xiàn):幼年時(shí)期,“難逃泥潭龍”的嘴里是長著牙齒的,食性屬于雜食性;成年后,它的牙齒會(huì)全部脫落,嘴變成像鳥類一樣的喙,食性也轉(zhuǎn)變?yōu)橹彩承裕?ldquo;從‘龍齒’到鳥類‘角質(zhì)喙’的變化過程一覽無余,這能幫助我們理解現(xiàn)代鳥類的喙是如何演化形成的。”徐星說。

同年,徐星和同事們又在遼寧約1.6億年前沉積的地層中,發(fā)現(xiàn)并命名了“赫氏近鳥龍”,這種恐龍已長有羽毛,比“始祖鳥”的時(shí)代還要早1000多萬年。這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了恐龍向鳥類進(jìn)化史上關(guān)鍵性的空白,進(jìn)一步支持了恐龍演化曾經(jīng)過“四翼階段”的假說,并提出了獸腳類恐龍分異的時(shí)間框架新假說。這是鳥類起源研究的一個(gè)新的、國際性的重大突破。

徐星和同事們的發(fā)現(xiàn)還有很多——

在內(nèi)蒙古二連浩特,他們發(fā)現(xiàn)了生活在7000萬年至8000萬年前的巨盜龍,它是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的竊蛋龍,但它許多特征更像鳥類,被美國《時(shí)代》雜志評(píng)選為2007年度世界十大科技發(fā)現(xiàn)之一;

2012年,他們命名了一種新的暴龍類恐龍——華麗羽王龍,這種食肉恐龍是我國遼西熱河生物群迄今發(fā)現(xiàn)的體型最大的帶羽毛恐龍;

2018年,他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和鳥類親緣關(guān)系很近的恐龍新屬種——“巨嵴彩虹龍”,它與“赫氏近鳥龍”同屬近鳥龍類,其尾羽羽軸兩側(cè)的不對(duì)稱羽片,表明其當(dāng)時(shí)已具有輔助飛行特征,使其成為迄今發(fā)現(xiàn)最早的具有不對(duì)稱飛羽的動(dòng)物;

……

為了這些化石,徐星付出了很多,常年的野外考察,他的膝蓋和腸胃都落下了毛病。但他樂此不疲,依然執(zhí)著尋找著“恐龍進(jìn)化”的答案——

“億萬年前,一種帶羽毛的恐龍脫離同類,飛向藍(lán)天,演化出今天的鳥類大家族。”徐星覺得,真相越來越近了——

“恐龍,并沒有完全滅亡!”

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