话题：内蒙古发现巨型似鸟恐龙化石

    栏目主持：潘锋

    话题背景：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和内蒙古国土资源系统学者经过两年多的研究确认：2005年４月在我国内蒙古二连盆地晚白垩世二连组地层中发现的一具巨型兽脚类恐龙化石，是当今世界上最大的窃蛋龙类恐龙化石。6月14日出版的《自然》杂志发表了这一研究成果。

    2005年4月，在协助日本NHK电视台拍摄一部有关恐龙的科普电视片时，我们非常偶然地在内蒙古二连盆地晚白垩世二连组地层中发现了一具巨型兽脚类恐龙化石骨架。经过两年多的研究，我们最终确认这一标本代表当今世界上最大的窃蛋龙类恐龙，它的发现为恐龙大型化石研究和鸟类特征演化研究提供了重要的信息，显示了恐龙大型化和鸟类特征演化过程的复杂性。

    我们知道，传统意义上的恐龙大约出现在三叠纪的中期，到侏罗纪和白垩纪时期非常繁荣，但到白垩纪末期突然从地球上全部消失，它们在地球上大约繁衍了1.6亿到1.7亿年。恐龙曾经在一个遥远的年代“称王称霸”，而我们现在只能从恐龙化石中去探寻恐龙的奥秘了。在长达1.6亿到1.7亿年的漫长的恐龙演化历史当中，发生了一系列的重要演化事件，其中最重要的是鸟类的起源。二连巨型窃蛋龙类化石的发现，为恐龙向鸟类演化过程中似鸟特征的进化模式提供了重要信息。

    这具被命名为二连巨盗龙的窃蛋龙类恐龙化石骨架体长大约8米，站立高度超过5米，体重大约1400公斤，体型可与著名的暴龙类相比。二连巨盗龙的产地二连盆地是世界上最著名的晚白垩世恐龙化石产地之一。早在大约80年前，著名的美国中亚考察就曾经在这里发现了大量的脊椎动物化石，包括最早确认的恐龙蛋化石。随后的几十年间，世界上多次大型考察项目都光顾过二连盆地。近年来，我国科学家在二连盆地开展的化石保护研究项目也取得了一系列成果。在发现二连巨盗龙之前，这里还发现了两种奇特的新的镰刀龙类和一种新的蜥脚类恐龙。

    二连巨盗龙论文发表以后，许多人都问了这样一个问题：为什么用了两年多的时间才完成了对一件化石标本的初步研究工作呢？在过去，一篇针对新属种发现的分类学论文一般不需要两年的准备时间，但是近年来古脊椎动物学研究方法的进步，要求研究者花费更多时间来采集到更全面、更精确的信息，这样才能完成一篇高质量的论文。传统的古脊椎动物学以定性研究为主，对脊椎动物化石的形态学特征进行描述，分析重要特征的演化意义，进而推论不同物种之间的祖裔关系。这种研究往往依赖于研究者的经验，不同学者经常会有不同的判定标准，研究结论主观性较强，权威学者的个人影响对于整个学科的影响较大。现代的古脊椎动物学则采用定量的方法，对研究对象的数据采集工作量一般要大于传统方法；更为重要的是，现代的古脊椎动物学倾向于采用多种方法和手段全面了解一个物种，从而得出更全面和更准确的结论。我们对于二连巨盗龙的研究就采用了多种定量的手段，从而得出了较为可信的结论。

    由于二连巨盗龙体型巨大，我们在野外发现期间曾经一度认为它属于暴龙类，但随后的室内研究表明它与窃蛋龙类有着更近的亲缘关系，在这一研究中我们使用了分支系统学的研究方法。分支系统学是一种把形态特征数据化，用定量的方法来推测物种之间演化关系的方法。为了能精确地确定二连巨盗龙的演化位置，我们分析了两套不同的数据矩阵。第一套数据矩阵涵盖了59个虚骨龙类属种在250个形态特征上的分布情况，通过专门的系统学软件分析这套矩阵，得出二连巨盗龙属于窃蛋龙类结论。第二套数据矩阵是专门针对窃蛋龙类不同属种之间的演化关系的。通过分析这套矩阵，我们最终“锁定”了二连巨盗龙在窃蛋龙类演化树上的精确位置：它比早白垩世的窃蛋龙类进步，但比白垩纪最晚期的窃蛋龙类原始，处于中间过渡的位置，具体地说，是窃蛋龙科当中最原始的物种。

    在现代古脊椎动物学研究当中，定量的方法不仅运用于推论物种在进化树上的位置，还运用于研究对象的发育学问题。比如，传统方法依据恐龙化石的骨骼愈合特征，粗略地将恐龙发育划分为胚胎期、婴儿期、幼年期和成年期；而现在通过骨组织学方法，能够定量和精细地分析恐龙的发育阶段以及生长快慢等情况。在研究二连巨盗龙的过程中，我们运用骨组织切片方法，通过对二连巨盗龙骨骼微观特征的分析，获得了有关二连巨盗龙生存寿命、发育阶段和生长策略等多方面较为详尽的信息。从发育上来讲，二连巨盗龙化石标本在7岁多的时候进入了成年的时期；在7～11岁之间仍然保持了一定的生长速度，大约在11岁左右死亡，死亡时还处于成年期的早期阶段，推测完全成年的二连巨盗龙要远重于1400公斤。通过比较二连巨盗龙和北美暴龙的生长曲线，我们发现二连巨盗龙的生长速率明显地要比它们快，即采用一种加速生长的策略，非常类似于包括蜥脚类恐龙在内的一些大型恐龙。二连巨盗龙的体重是其近亲尾羽龙的近300倍。

    现代古脊椎动物学的研究还得益于现代科学技术的发展，一些新的技术发展丰富了我们对化石物种的认识。CT断层扫描技术能为研究者提供恐龙化石内部的结构信息，能观察到我们用常规手段观察不到的信息，比如，我们可以通过CT断层扫描技术，复原恐龙的脑颅结构，研究恐龙的运动方式等方面问题。在二连巨盗龙的研究中，我们使用CT扫描技术发现二连巨盗龙的尾椎椎体内部具有海绵状构造。一般来讲，恐龙的尾椎椎体都是实心的，但是在一些大型的蜥脚类恐龙当中，它们尾椎椎体内部是海绵状的。这种结构既能保持骨骼的强度，同时又能减轻恐龙自身的体重，更利于其奔跑和觅食。这样，我们通过CT断层扫描技术提供的信息，发现不同支系的大型恐龙趋同地演化出的相似的结构，总结出恐龙大型化过程中的一些规律。

    二连巨盗龙最重要的科学意义，在于丰富了人们对于恐龙向鸟类演化过程的理解。以往的研究表明，恐龙体型的大小与鸟类特征的演化具有明显的相关性。一般而言，小型恐龙很像鸟，当恐龙体型变大后，许多似鸟特征往往会消失。但二连巨盗龙所具有的鸟类特征比其他小型窃蛋龙还要多，这违背了我们以前认识的规律。但正是二连巨盗龙的发现，说明在向鸟类演化的过程中，不同恐龙类群的特征演化模式和潜在的发育机制是不同的，表明了鸟类特征演化的复杂性。

    二连巨盗龙这一巨型似鸟恐龙的发现，还丰富了我们对于恐龙大型化的认识，加深了我们对于恐龙向鸟类演化这一过程的理解，也带来了许多新的研究问题。二连巨盗龙在窃蛋龙大型化的过程中，出现得特别突然，似乎没有过渡。从体长不到2米的小型窃蛋龙类，到突然出现的体长8米的二连巨盗龙，在这之间我们还没有发现任何体型上处于过渡阶段的窃蛋龙类化石记录。如果窃蛋龙类的大型化是突然发生的，那它是什么原因导致的呢？也许深入研究这一时期的环境变化会解开这一谜团。二连巨盗龙本身的形态也有许多未解之谜。一般来说，在动物大型化过程中，动物的腿骨会变粗壮，小腿会变短，动物的行动会变缓慢。二连巨盗龙虽然体重达到1400多公斤，但其肢骨的比例与小型的1～2米长的窃蛋龙非常接近，后肢纤细，小腿修长。这么巨大的恐龙，却有着小型动物的肢骨比例，相悖于先前所认识的恐龙大型化的规律。是什么原因导致了二连巨盗龙异常的肢骨比例？这些问题还有待深入研究。

    定量的方法和新的技术手段在古脊椎动物学研究中的运用，推动了这一学科进入了它的黄金时期。我们在这些年的研究过程中，大力推动在常规的分类学论文中采用多方法和多手段，这样的一个尝试得到了国内外同行的赞赏。《自然》杂志一位匿名审稿人在评审我们的论文的时候，认为我们倡导的在常规的分类学论文中运用组织学等多种方法手段的尝试，应该成为未来研究论文普遍采用的模式。丰富的古生物化石标本，成就了中国学者在这一领域的研究，近年来，我国古生物研究的总体水平和影响力显著提高。相信随着多种新的技术手段在古脊椎动物学中的应用，人类对远古生命演化的认识也将更加准确和深入。

    来源：科学时报

责编：常颖