這是一根保存完好的1.5億年前的羽毛，也是人類首次發(fā)現(xiàn)這樣的羽毛。1861年，在德國的一座采石場里，這根羽毛重見天日，同時(shí)帶來了三個(gè)有爭議的問題。經(jīng)過多年潛心研究，現(xiàn)在科學(xué)家獲得了關(guān)于這些問題的壓倒性證據(jù)：它屬于像鳥一樣的恐龍，始祖鳥；這是一種被稱為“初級覆羽”的翼羽；它原本的顏色是啞光黑。

供圖：MUSEUMFüRNATURKUNDEBERLIN

撰文：MICHAELGRESHKO　　1861年，第一塊已知的羽毛化石出土于德國一座石灰石采石場，自那之后，它成了古生物學(xué)的標(biāo)志：它酷似現(xiàn)代鳥類的羽毛，卻埋藏在古代巖石之中。　　這根1.5億年前的羽毛是第一塊與始祖鳥有關(guān)的化石；人們在附近的巖石里發(fā)現(xiàn)了一種有羽毛的恐龍，取名為“始祖鳥”（Archaeopteryxlithographica）。這種古代動(dòng)物體型和渡鴉差不多，兼具鳥類和恐龍的特征，是進(jìn)化過渡的范例，支持了查爾斯·達(dá)爾文的理論?！　∫磺性从诖?，這根羽毛可以算是同類化石中最著名的。而它也最具爭議性，2019年的一項(xiàng)研究甚至指出，它根本不屬于始祖鳥。　　問題不在于始祖鳥是否有羽毛：多年來，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了13具始祖鳥骨骼，其中很多都保留了羽毛的印記。真正的問題是，這根標(biāo)志性羽毛是否屬于始祖鳥，畢竟它為現(xiàn)代鳥類悠久的進(jìn)化史提供了早期證據(jù)。　　現(xiàn)在，在國家地理探險(xiǎn)家RyanCarney帶領(lǐng)下，研究人員正在進(jìn)行迄今為止最全面的梳理，最終確定，這根羽毛屬于始祖鳥?！　　巴ㄟ^文學(xué)作品，還有流行文化，（2019年的）錯(cuò)誤研究廣為流傳，”南佛羅里達(dá)大學(xué)的古生物學(xué)家、數(shù)字科學(xué)家Carney說：“糾正大家的誤解意義重大。”

侏羅紀(jì)時(shí)期的那根羽毛來自會(huì)飛的恐龍始祖鳥的左翼。這是3D重建的始祖鳥。

供圖：RYANCARNEY

羽毛之謎

　　今年是羽毛化石出土159周年。新的研究結(jié)果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》（ScientificReports），通過Carney的最新研究，我們可以全面了解始祖鳥：從它如何移動(dòng)，到它的樣子。

　　孩提時(shí)，Carney就對始祖鳥感興趣了。大學(xué)里，他專門學(xué)習(xí)了3D建模，來重建始祖鳥；他甚至把羽毛融入了期末課題：為它做了音樂視頻。在化石出土150周年之際，Carney在手臂上紋了化石紋身。對始祖鳥的熱愛，讓Carney成了這方面的專家。

　　2012年，身為布朗大學(xué)研究生的Carney主持了一項(xiàng)關(guān)于羽毛化石的研究，目的是辨別羽毛的顏色和它在始祖鳥翅膀上的具***置。他發(fā)現(xiàn)，羽毛很有可能來自始祖鳥左翼上翼面，可以幫助支撐初級飛羽。研究團(tuán)隊(duì)還在高倍顯微鏡下觀察羽毛，發(fā)現(xiàn)了化石色素，表明羽毛是黑色的。

　　那之后，還有幾項(xiàng)研究也試圖辨別羽毛的顏色和位置。2013年的一項(xiàng)研究指出，羽毛半黑半白；2014年的另一項(xiàng)研究則認(rèn)為，羽毛的化石“色素”實(shí)際上是微生物化石。但最令人震驚的分析結(jié)果發(fā)表于2019年：美國科學(xué)進(jìn)步基金會(huì)主任ThomasKaye和香港大學(xué)的古生物學(xué)家MichaelPittman領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，對羽毛與始祖鳥的關(guān)系提出了質(zhì)疑。

研究人員借助掃描電子顯微鏡，分析了被稱為“黑素體”的化石色素，確定羽毛并不是之前另一項(xiàng)研究聲稱的半黑半白，而是完全是啞光黑色，尖端顏色更深。研究員RyanCarney將這跟羽毛紋在了自己是手臂上（右圖）。

COMPOSITEOFFOURIMAGES;MUSEUMFüRNATURKUNDEBERLIN,LEFT,ANDRYANCARNEY

　　2019年的研究用激光成像技術(shù)，在化石上看到微弱的化學(xué)“光暈”，對應(yīng)位置是羽毛的羽莖，解剖學(xué)家稱之為“羽管”。雖然19世紀(jì)60年代，人們還能在羽毛中看到羽管，而且當(dāng)時(shí)的化石繪圖中也有羽管，但標(biāo)本磨損導(dǎo)致這一特征消失了。

　　此外，研究著者們還畫出了羽毛的“中心線”，即一條曲線，從***的下羽根一直到覆蓋著羽支的羽軸。他們發(fā)現(xiàn)，它的形狀不同于現(xiàn)代鳥類羽毛樣本，這些樣本類似于Carney的團(tuán)隊(duì)在2012年鑒定的那些。

　　研究著者們認(rèn)為，如果這塊羽毛化石不屬于這些羽毛，那它可能與始祖鳥的翅膀沒有關(guān)系。相反，它或許屬于另一種有羽毛恐龍。

跟蹤曲線

　　現(xiàn)在，Carney和同事重復(fù)了2019年的分析，得出了相反的結(jié)論。

　　Carney的團(tuán)隊(duì)擴(kuò)大了2019年研究中的鳥類羽毛對比范圍，從而更好地解釋為什么鳥類翅膀羽毛的形狀千差萬別。研究人員還追溯了羽毛化石的中心線，得到了一根不如2019年研究那么彎曲的曲線。新的中心線位于擴(kuò)大后的羽毛形狀范圍之內(nèi)，說明這根羽毛可能適合始祖鳥的翅膀。

　　為了進(jìn)一步檢測羽毛與假定主人之間的關(guān)系，Carney檢查了已知唯一保存了羽毛上表面印記的始祖鳥化石，發(fā)現(xiàn)神秘化石的大小和形狀與翅膀的羽毛匹配。

阿爾特木爾河附近出土的始祖鳥標(biāo)本（圖左）中包含羽毛的印記。研究團(tuán)隊(duì)把單獨(dú)那根羽毛的掃描件放在翅膀上的假定位置，發(fā)現(xiàn)它的大小和形狀與保存下來的初級覆羽完全吻合。

HELMUTTISCHLINGER(LEFT)ANDCOMPOSITEOFTWOIMAGESBYHELMUTTISCHLINGER(FOSSIL)ANDRYANCARNEY(FEATHER)(RIGHT)

　　而且，化石還保留了羽毛分枝倒鉤的痕跡，它們附著在羽軸上，角度與羽毛化石里的那些幾乎相同?！拔液荏@訝它們竟然如此相似，”Carney說。

　　研究團(tuán)隊(duì)還回顧了始祖鳥化石的出土地圖。所有已知的骸骨都是在德國南部索爾恩霍芬地區(qū)的石灰石采石場被挖掘出來的，這片地區(qū)約64公里寬。羽毛化石的發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)，距離13塊已知始祖鳥化石中的4塊，不到2.4公里。更重要的是，這5塊化石的形成時(shí)間跨度約16.5萬年。這在地質(zhì)學(xué)上只是一瞬間，在今天的中國，一些有羽毛恐龍已經(jīng)存在了幾百萬年。

　　“在我看來，那張（地圖）就像一下子有了定論，因?yàn)槟瞧貐^(qū)的其他恐龍……都沒有高級的翼羽；在鳥類和恐龍身上，這些是最高級的羽毛，”Carney說。

這是采石場的地圖，其中標(biāo)出了5個(gè)始祖鳥樣本出土的地方，單根羽毛的發(fā)掘地點(diǎn)就在這附近。

供圖：PETERWELLNHOFER,FROMARCHAEOPTERYX:THEICONOFEVOLUTION,2009

　　Carney不同意2019年的研究對羽管的描述，而Pittman也表示不認(rèn)可新研究的描述，以及之后的所有分析。他把羽毛的羽管和羽軸比作一根撐竿：即便是底部角度微小的改變，也會(huì)導(dǎo)致整體曲率的重大變化，尤其是最遠(yuǎn)的尖端。

　　“我們對下游分析進(jìn)行評論，其實(shí)不太合理，因?yàn)槿绻ㄎ诲e(cuò)了，如果測量的是其他特征，那么其他東西都會(huì)出錯(cuò)。”

　　Pittman說，他和合著者正在起草對Carney研究的回應(yīng)。如果Carney自己的回應(yīng)文章有缺陷的話，那么新的研究結(jié)果肯定不能算最終結(jié)論。

　　但Carney確信這個(gè)羽毛化石屬于始祖鳥，他現(xiàn)在把注意力轉(zhuǎn)向了如何使用羽毛。在2016年的博士論文中，Carney用計(jì)算機(jī)模型和X射線分析了現(xiàn)在的鳥類和短吻鱷，來證實(shí)始祖鳥可以扇動(dòng)翅膀，靠自己的力量飛行。他和他的學(xué)生目前正在通過重建始祖鳥的飛行，繼續(xù)這項(xiàng)研究。Carney表示，明年將會(huì)發(fā)表完整的研究結(jié)果。

　　Carney說，長遠(yuǎn)來看，他對重建始祖鳥的血肉和骨骼很感興趣：不僅僅是骨骼，還有肌肉、皮膚，甚至是他作為個(gè)人象征的黑色羽毛。

　　“我希望它完美無缺，”Carney說：“它一定是完美的?！?/p>

（譯者：Sky4）