話題：內蒙古發現巨型似鳥恐龍化石

    欄目主持：潘鋒

    話題背景：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所和內蒙古國土資源系統學者經過兩年多的研究確認：2005年４月在我國內蒙古二連盆地晚白堊世二連組地層中發現的一具巨型獸腳類恐龍化石，是當今世界上最大的竊蛋龍類恐龍化石。6月14日出版的《自然》雜誌發表了這一研究成果。

    2005年4月，在協助日本NHK電視臺拍攝一部有關恐龍的科普電視片時，我們非常偶然地在內蒙古二連盆地晚白堊世二連組地層中發現了一具巨型獸腳類恐龍化石骨架。經過兩年多的研究，我們最終確認這一標本代表當今世界上最大的竊蛋龍類恐龍，它的發現為恐龍大型化石研究和鳥類特徵演化研究提供了重要的信息，顯示了恐龍大型化和鳥類特徵演化過程的複雜性。

    我們知道，傳統意義上的恐龍大約出現在三疊紀的中期，到侏羅紀和白堊紀時期非常繁榮，但到白堊紀末期突然從地球上全部消失，它們在地球上大約繁衍了1.6億到1.7億年。恐龍曾經在一個遙遠的年代“稱王稱霸”，而我們現在只能從恐龍化石中去探尋恐龍的奧秘了。在長達1.6億到1.7億年的漫長的恐龍演化歷史當中，發生了一系列的重要演化事件，其中最重要的是鳥類的起源。二連巨型竊蛋龍類化石的發現，為恐龍向鳥類演化過程中似鳥特徵的進化模式提供了重要信息。

    這具被命名為二連巨盜龍的竊蛋龍類恐龍化石骨架體長大約8米，站立高度超過5米，體重大約1400公斤，體型可與著名的暴龍類相比。二連巨盜龍的産地二連盆地是世界上最著名的晚白堊世恐龍化石産地之一。早在大約80年前，著名的美國中亞考察就曾經在這裡發現了大量的脊椎動物化石，包括最早確認的恐龍蛋化石。隨後的幾十年間，世界上多次大型考察項目都光顧過二連盆地。近年來，我國科學家在二連盆地開展的化石保護研究項目也取得了一系列成果。在發現二連巨盜龍之前，這裡還發現了兩種奇特的新的鐮刀龍類和一種新的蜥腳類恐龍。

    二連巨盜龍論文發表以後，許多人都問了這樣一個問題：為什麼用了兩年多的時間才完成了對一件化石標本的初步研究工作呢？在過去，一篇針對新屬種發現的分類學論文一般不需要兩年的準備時間，但是近年來古脊椎動物學研究方法的進步，要求研究者花費更多時間來採集到更全面、更精確的信息，這樣才能完成一篇高質量的論文。傳統的古脊椎動物學以定性研究為主，對脊椎動物化石的形態學特徵進行描述，分析重要特徵的演化意義，進而推論不同物種之間的祖裔關係。這種研究往往依賴於研究者的經驗，不同學者經常會有不同的判定標準，研究結論主觀性較強，權威學者的個人影響對於整個學科的影響較大。現代的古脊椎動物學則採用定量的方法，對研究對象的數據採集工作量一般要大於傳統方法；更為重要的是，現代的古脊椎動物學傾向於採用多種方法和手段全面了解一個物種，從而得出更全面和更準確的結論。我們對於二連巨盜龍的研究就採用了多種定量的手段，從而得出了較為可信的結論。

    由於二連巨盜龍體型巨大，我們在野外發現期間曾經一度認為它屬於暴龍類，但隨後的室內研究表明它與竊蛋龍類有著更近的親緣關係，在這一研究中我們使用了分支系統學的研究方法。分支系統學是一種把形態特徵數據化，用定量的方法來推測物種之間演化關係的方法。為了能精確地確定二連巨盜龍的演化位置，我們分析了兩套不同的數據矩陣。第一套數據矩陣涵蓋了59個虛骨龍類屬種在250個形態特徵上的分佈情況，通過專門的系統學軟體分析這套矩陣，得出二連巨盜龍屬於竊蛋龍類結論。第二套數據矩陣是專門針對竊蛋龍類不同屬種之間的演化關係的。通過分析這套矩陣，我們最終“鎖定”了二連巨盜龍在竊蛋龍類演化樹上的精確位置：它比早白堊世的竊蛋龍類進步，但比白堊紀最晚期的竊蛋龍類原始，處於中間過渡的位置，具體地説，是竊蛋龍科當中最原始的物種。

    在現代古脊椎動物學研究當中，定量的方法不僅運用於推論物種在進化樹上的位置，還運用於研究對象的發育學問題。比如，傳統方法依據恐龍化石的骨骼癒合特徵，粗略地將恐龍發育劃分為胚胎期、嬰兒期、幼年期和成年期；而現在通過骨組織學方法，能夠定量和精細地分析恐龍的發育階段以及生長快慢等情況。在研究二連巨盜龍的過程中，我們運用骨組織切片方法，通過對二連巨盜龍骨骼微觀特徵的分析，獲得了有關二連巨盜龍生存壽命、發育階段和生長策略等多方面較為詳盡的信息。從發育上來講，二連巨盜龍化石標本在7歲多的時候進入了成年的時期；在7～11歲之間仍然保持了一定的生長速度，大約在11歲左右死亡，死亡時還處於成年期的早期階段，推測完全成年的二連巨盜龍要遠重於1400公斤。通過比較二連巨盜龍和北美暴龍的生長曲線，我們發現二連巨盜龍的生長速率明顯地要比它們快，即採用一種加速生長的策略，非常類似于包括蜥腳類恐龍在內的一些大型恐龍。二連巨盜龍的體重是其近親尾羽龍的近300倍。

    現代古脊椎動物學的研究還得益於現代科學技術的發展，一些新的技術發展豐富了我們對化石物種的認識。CT斷層掃描技術能為研究者提供恐龍化石內部的結構信息，能觀察到我們用常規手段觀察不到的信息，比如，我們可以通過CT斷層掃描技術，復原恐龍的腦顱結構，研究恐龍的運動方式等方面問題。在二連巨盜龍的研究中，我們使用CT掃描技術發現二連巨盜龍的尾椎椎體內部具有海綿狀構造。一般來講，恐龍的尾椎椎體都是實心的，但是在一些大型的蜥腳類恐龍當中，它們尾椎椎體內部是海綿狀的。這種結構既能保持骨骼的強度，同時又能減輕恐龍自身的體重，更利於其奔跑和覓食。這樣，我們通過CT斷層掃描技術提供的信息，發現不同支系的大型恐龍趨同地演化出的相似的結構，總結出恐龍大型化過程中的一些規律。

    二連巨盜龍最重要的科學意義，在於豐富了人們對於恐龍向鳥類演化過程的理解。以往的研究表明，恐龍體型的大小與鳥類特徵的演化具有明顯的相關性。一般而言，小型恐龍很像鳥，當恐龍體型變大後，許多似鳥特徵往往會消失。但二連巨盜龍所具有的鳥類特徵比其他小型竊蛋龍還要多，這違背了我們以前認識的規律。但正是二連巨盜龍的發現，説明在向鳥類演化的過程中，不同恐龍類群的特徵演化模式和潛在的發育機制是不同的，表明了鳥類特徵演化的複雜性。

    二連巨盜龍這一巨型似鳥恐龍的發現，還豐富了我們對於恐龍大型化的認識，加深了我們對於恐龍向鳥類演化這一過程的理解，也帶來了許多新的研究問題。二連巨盜龍在竊蛋龍大型化的過程中，出現得特別突然，似乎沒有過渡。從體長不到2米的小型竊蛋龍類，到突然出現的體長8米的二連巨盜龍，在這之間我們還沒有發現任何體型上處於過渡階段的竊蛋龍類化石記錄。如果竊蛋龍類的大型化是突然發生的，那它是什麼原因導致的呢？也許深入研究這一時期的環境變化會解開這一謎團。二連巨盜龍本身的形態也有許多未解之謎。一般來説，在動物大型化過程中，動物的腿骨會變粗壯，小腿會變短，動物的行動會變緩慢。二連巨盜龍雖然體重達到1400多公斤，但其肢骨的比例與小型的1～2米長的竊蛋龍非常接近，後肢纖細，小腿修長。這麼巨大的恐龍，卻有著小型動物的肢骨比例，相悖于先前所認識的恐龍大型化的規律。是什麼原因導致了二連巨盜龍異常的肢骨比例？這些問題還有待深入研究。

    定量的方法和新的技術手段在古脊椎動物學研究中的運用，推動了這一學科進入了它的黃金時期。我們在這些年的研究過程中，大力推動在常規的分類學論文中採用多方法和多手段，這樣的一個嘗試得到了國內外同行的讚賞。《自然》雜誌一位匿名審稿人在評審我們的論文的時候，認為我們倡導的在常規的分類學論文中運用組織學等多種方法手段的嘗試，應該成為未來研究論文普遍採用的模式。豐富的古生物化石標本，成就了中國學者在這一領域的研究，近年來，我國古生物研究的總體水平和影響力顯著提高。相信隨著多種新的技術手段在古脊椎動物學中的應用，人類對遠古生命演化的認識也將更加準確和深入。

    來源：科學時報

責編：常穎