恐龍的菊花長啥樣?這個新研究給了我們答案

2020-12-27 中國科學技術館

圖片來源:Pexels

在我專注於古生物學報導的記者生涯中,有一個始終未能得到解答的謎題——恐龍的「菊花」到底長什麼樣?在寫《我心愛的雷龍》(My Beloved Brontosaurus)這本關於恐龍生物學的書時,其中有關繁殖的一章花費了我很多時間去想像侏羅紀世界背後的本質——當時還沒有任何標本被發現並保存下來。而恐龍模型和雕塑常常在這個重要器官的形狀塑造上存在分歧,把它們統統做成了慘遭便秘困擾的樣子。

現在這個問題終於有了答案——這要感謝前段時間在線發布的一篇預印本論文,作者對一種有角恐龍——鸚鵡嘴龍(Psittacosaurus)的化石進行了詳細描述。這些恐龍生活在1億多年前的中國東北部,是一種奇怪的小型生物。雖然它們在恐龍譜系中與三角龍屬於同一分支,但體型只有拉布拉多尋回犬一樣大,用雙腿行走,長著像鸚鵡一樣的喙,兩側臉頰各長著一個喇叭狀的角,尾巴上突起一簇羽毛狀的鬃毛。現在我們又知道了一件事:它們擁有一個類似於鱷魚的排洩孔。

2016年發表的一篇論文對鸚鵡嘴龍的外觀進行了重建。圖片來源:3D Camouflage in an Ornithischian Dinosaur. Vinther, Jakob et al.Current Biology, Volume 26, Issue 18, 2456 - 2462

在恐龍身上很少能看到柔軟而有肉感的東西。與其他大多數恐龍一樣,我們主要通過骨骼來了解鸚鵡嘴龍。形成化石要經歷埋葬以及至少部分原始組織的替換過程,因此堅挺的骨骼組織相較於皮膚和器官來說,更容易保存下來。大多數情況下,所有的軟組織都會在恐龍死後腐爛。但古生物學家們也會時不時發現保留著殘存軟組織的「恐龍木乃伊」——可能以印痕或經歷了地質變化後的形式出現。只有一種情況能夠得到保存完好的恐龍,那就是恐龍的軀體被灰燼迅速掩埋。其他情況下,它們一般都會被露天風乾一段時間。不管出於什麼原因,專家們發現了這幾隻鸚鵡嘴龍,它們的軟組織都保存完好。這些化石標本非常精妙,我們甚至可以看出這些恐龍的顏色,背部為棕色而腹部顏色較淺。這些新發現的化石是信息保存較為詳細的那一類,其中包括了恐龍的皮膚和鱗片,以及尾巴上裝飾性的鬃毛。最引人注目的部分是臀部和尾部之間的一塊組織——它的後庭。

在這篇未經同行評審的預印本論文中,對這個「後門」的真實描述讓我對恐龍產生了同情,它怎麼也不會預料到自己的後庭會在 1 億多年後出現在一篇技術文獻中。這個此前一直成迷的部位在古生物學家們的筆下是被這樣描述的:位於化石尾巴下方,一個「斑駁的黑色卵圓形區域」(圖片在論文的第4頁,在這個連結中可以找到)。用肉眼直接觀察,這個圓形區域看起來像是一堆疊在一起的黑色條帶,位於尾巴基部與髖骨之間,明顯不同於周圍的皮膚。

圖片來源:Pixabay

論文告訴我們,那些條帶是鸚鵡嘴龍的「下水」裝置,被稱為洩殖腔。這與現代哺乳動物的排洩系統很不一樣。我們都聽說過「遊樂場緊挨著排洩系統」這個老笑話,形容的是人類的生殖器官和排洩出口的位置。但是相較於只有洩殖腔的動物,我們實在沒什麼可抱怨的。洩殖腔是這類動物生殖、泌尿和排洩系統的唯一出口。如果你喜歡《被霸王龍帶走》(Taken by the T-Rex)這樣的書,請務必記住這一點。

對於非鳥類恐龍而言,有洩殖腔並不奇怪。雖然未來的同行評審可能會對這塊化石做出不同的解釋,但這塊組織的位置、顏色和褶皺紋理似乎都符合專家們長期以來所期待的恐龍洩殖腔的樣子。被稱為恐龍活化石的鳥類,也有洩殖腔。鳥類的洩殖腔呈圓形或方形,並且通常被羽毛覆蓋著,不易觀察——除非你曾目睹過鴕鳥排洩(然後質問自己剛才到底看了些什麼玩意兒)。鱷亞科(Crocodylinae)和短吻鱷科(Alligator)是現存生物中的恐龍近親,它們的洩殖腔是一條水平裂口。根據當前的系統發育分類邏輯,鳥類和鱷魚都有洩殖腔這一事實,指示著這兩種動物可以追溯出共同的祖先——一種被稱為初龍(archosaur)的動物,長得像鱷魚和靈緹犬的混合體,且很可能已經滅絕。所以我們早就能推測,恐龍的後庭應該看起來像鳥或鱷魚的。

確鑿的證據比理論推測更使人信服。得到一個可用於研究的恐龍洩殖腔化石,就像你終於得到了一直想要的生日禮物一樣。古生物學的終極目標就是重現生物全盛時期的圖景——這需要收集現代動物的已知信息,並將其與迄今為止我們從已滅絕的恐龍和恐龍近親上獲得的信息進行比較,得出一系列關於恐龍可能長什麼樣的假設,然後跟我們碰巧找到的化石進行對比驗證。這塊新發現的化石表明,我們此前對恐龍有洩殖腔的看法應該是正確的,並且這個物種的洩殖腔與鱷魚的洩殖腔格外相似。儘管藏在洩殖腔後面的「排水管」沒有被保存下來,但可以想像得到,恐龍的生殖器也會在交配時從這個「後部出口」中伸出來。這個化石還讓我們意識到,恐龍的生殖器可能和鱷魚類似。雌性鱷魚的陰蒂非常大,這個粉紅色的由粗逐漸變細的器官很容易被誤認為是雄性生殖器。

關於生殖器的發現將對填補一些恐龍謎團大有幫助。古生物學家仍然困惑於有著巨大尾巴的恐龍是如何交配的。它們是不是要扭曲成奇怪的姿勢來對齊彼此的臀部?或者雄性有沒有其他「設備」協助它們「跨越」這一「鴻溝」?類似的,了解更多來自其它「通道」的信息可以幫助我們理解恐龍留下的各種碎片。古生物學家在一些地方發現了尿石(爬行動物產生的非液體尿液分泌物化石),以及成百上千的糞便化石。其中一種化石——被認為來自霸王龍——似乎在消化系統中移動得很快。研究這些排洩系統的化石,可能有助於解釋一小塊食物從嘴巴到洩殖腔的快速移動是否正常,或者判斷恐龍中的暴君是否在拉肚子。我對此有很大的興趣,即使只是一點點關於這些器官的信息,也能夠幫助專家們更好地了解那些生活在遠古時代的生物的生理機能。

這就是為什麼我會與每個認識的人分享上述論文中的第一張圖——恐龍洩殖腔的位置。不僅僅是因為它所代表的信息,抑或它的厚度。恐龍的洩殖腔證明了化石的形成是多麼神奇巧妙的過程,也說明還可能有更多關於恐龍身體的細節可以被探究。在那些 CGI 的效果圖、玩偶、甚至關於恐龍交配的想像中,恐龍的基本生物學特徵(比如體溫、性別差異、甚至它們發出的聲音)仍然是一團迷霧。似乎每年都會出現一個獨一無二的化石,為我們提供更多關於恐龍生活的信息。即使是耳熟能詳的種類也會有令人驚奇的新發現,比如埃德蒙頓龍(Edmontosaurus)頭上多肉的小帽子,暴龍(Tyrannosaurus)身上受寄生蟲感染的痕跡,又或者這次發現的,鸚鵡嘴龍的臀部。可以確定的是,不論是恐龍研究還是恐龍本身,我們都在逐漸接近真實的那一端。

撰文:Riley Black

翻譯:謝一璇

審校:魏瀟

引進來源:SLATE

引進連結:https://slate.com/technology/2020/10/dinosaur-butt-fossil-discovery-cloaca.html

 

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