近些年來，恐龍向鳥類演化的研究取得了很大進展，但原始羽毛的功能還存在爭議。古生物學家通過掃描電鏡對恐龍羽毛化石進行顯微觀察，在恐龍的羽毛裡發現了黑素體的殘留。這一發現不僅從微觀水平證明恐龍和鳥類羽毛結構的同源性，我們還能將化石中的黑素體與現代鳥類進行比較，從而復原恐龍活著時候的身體顏色。我們發現一些恐龍的羽毛不僅顏色豐富，而且具有彩虹光澤。古生物學家推測，可能羽毛最早出現是為了求偶，而不是用於飛行。
鳥類在我們的日常生活中隨處可見，現生鳥類已經發現了超過1萬種。除了鴕鳥、鴯鶓等少數鳥類，絕大多數鳥類都具有飛行能力，而且身披華麗的羽毛。長期以來，鳥類起源於哪一種動物？它們是如何演化出羽毛並獲得飛行能力的？這些問題吸引著一代又一代的古生物學家和生物學家。
19世紀末，古生物學家在德國索倫霍芬的晚侏羅世地層發現了幾塊長相奇特的化石。它和現代鳥類一樣長著羽毛，但和現代鳥類不同的是，它嘴裡還長著牙齒，翅膀上還有爪子，同時還有一條長長的骨質尾巴。古生物學家認為，這些化石代表了爬行動物向鳥類演化的過渡階段，因此將其命名為始祖鳥。那麼鳥類究竟起源於哪一類爬行動物呢？半個世紀以來，古生物學家在世界各地，特別是中國的東北地區，發現了大量和鳥類起源相關的恐龍物種。通過對這些化石的研究，科學界基本公認鳥類是由恐龍演化而來的。
德國索倫霍芬穆勒市長博物館館藏始祖鳥化石標本（供圖/裘銳）
但是在對這些恐龍的羽毛進一步研究後，又一個問題出現了——和鳥類關係最近的恐龍，它們的羽毛結構已經和現代鳥類的正羽非常接近，羽毛由羽軸和羽片組成。而較原始一些的恐龍，它們的羽毛結構簡單，就像絨毛一樣，更原始一些的恐龍羽毛結構就像我們的頭髮，是單根細絲狀的。這些原始的羽毛明顯是無法用於飛行的。
古生物學家對恐龍羽毛進一步的研究發現，恐龍的羽毛化石裡還有角蛋白的殘存。動物的角蛋白擁有α-角蛋白和β-角蛋白兩種結構，鳥類羽毛主要由β-角蛋白組成，還有少數α-角蛋白。恐龍的羽毛以α-角蛋白為主，少數β-角蛋白。由於α-角蛋白無法提供足夠的柔韌性和強度來支持飛行，說明很多恐龍的羽毛即使外形上和現代鳥類接近，但其微觀結構強度上還無法支持飛行。這些研究結果都顯示，大部分恐龍的羽毛一開始的出現肯定不是用於飛行。
既然不是用於飛行，那麼為什麼一些恐龍的鱗片會演化成羽毛呢？地質學家發現，恐龍生存的中生代雖然整體溫度較為溫暖，但在長達1.6億年的時間段裡也有幾次延續時間很短的氣溫下降時間。因此，恐龍演化出羽毛很可能是用於保暖，就如同動畫電影《冰河世紀》裡的猛獁象、披毛犀一樣。但這些冰河時期的動物毛髮形態單一，而恐龍的羽毛形態則十分多樣。
為了研究恐龍的羽毛，古生物學家使用了掃描電鏡，這是一種能把標本放大到納米級別以進行觀察的科研設備。在放大10萬倍後，古生物學家在恐龍的羽毛化石中發現了一種稱為黑素體的顯微結構，這是一個非常轟動的發現。
自然界的動物有著各種各樣的顏色，顏色形成的原因有兩個：一種是色素色，動物體內有不同顏色的色素，使動物表現出各種各樣的顏色，人類的頭髮裡就有黑色素，衰老之後黑色素逐漸減少，頭髮就變白了；另一種是結構色，它是通過生物本身的顯微結構，使光發生折射、漫反射、衍射或幹涉等形成的顏色，蝴蝶翅膀的美麗顏色就是這樣形成的。鳥類的羽毛顏色既有色素色的成因，也有很多是結構色，尤其是像翠鳥、蜂鳥那樣美麗的羽毛光澤。
鳥類羽毛結構色形成的決定因素就是黑素體，不同形狀的黑素體在羽毛中不同的排列順序使得不同種類的鳥類擁有不同的顏色和光澤。在恐龍羽毛化石中發現的黑素體在亞顯微結構上證明了恐龍和鳥類羽毛的同源性。而且古生物學家想到，既然鳥類羽毛的顏色和黑素體的形狀和排列相關，那麼可不可以通過恐龍的黑素體來復原恐龍的顏色呢？
通過對恐龍羽毛顯微結構的細緻觀察，古生物學家將一些恐龍羽毛中黑素體的形狀和排列與現生鳥類的情況進行對比，成功復原了一些恐龍的羽毛顏色。近鳥龍是一種生存時間比始祖鳥還要早1000萬年的帶羽毛恐龍，前後足和尾巴都披覆著長長的黑白相間的正羽，而它的頭頂則長著一撮紅色的羽毛。
中華龍鳥是最早發現的長有羽毛的恐龍，它的頭部是白色的，眼部則是紅棕色的，好像戴了一副面具。它的軀幹和尾巴覆蓋著紅棕色的羽毛，尾巴則有白色的環帶，尾巴和今天的小熊貓很像，一環一環的。
中華龍鳥的腹部是白色的，這種上深下淺的顏色搭配有些像現代生活在開闊地帶的動物，比如羚羊，而非生活在密林中的動物，因此推測它可能也是生活在開闊地帶的。小盜龍是一種長著四個翅膀的恐龍，它全身的羽毛是烏黑的，具有類似家燕的藍黑色光澤。彩虹龍是一種最近發現的具有四個翅膀的帶羽毛恐龍，它全身的羽毛為黑色，在頭頸部和胸部則存在類似現代蜂鳥的彩虹色光澤。
通過對顯微結構的研究，古生物學家不僅復原了恐龍羽毛的顏色，還發現了一個非常有趣的現象，在近鳥龍、彩虹龍等恐龍的頭頸處存在著鮮豔的顏色和光澤。現代很多鳥類具有鮮豔的羽毛，特別是一些鳥類的雄性個體，比如孔雀、極樂鳥、錦雞等。在繁殖季，雄鳥往往展示著它們的鮮豔羽毛來吸引異性的注意。和這些利用羽毛炫耀的鳥類相似，恐龍的羽毛也具有鮮豔的顏色，很可能也具有同樣的作用。
根據這個現象，古生物學家推測，出於吸引異性的需要，恐龍的羽毛才演化出了美麗的顏色和正羽的形態。也就是說，恐龍羽毛的出現和演化，可能是性選擇的結果。
恐龍羽毛的出現和形態的多樣化，主要是性選擇的推動作用，這些用於展示的羽毛最終轉換為飛行的工具，很可能是自然選擇的作用。現代鳥類用於飛行的羽毛，羽軸兩側的羽片是不對稱的，這樣的羽毛才能在飛行中具有空氣動力學功能。
早先發現的具有正羽的恐龍，如尾羽龍、近鳥龍等，它們的羽毛是左右對稱的，也就是說，這些羽毛可能只具有展示功能，而不能用於飛行。近些年來，古生物學家發現，彩虹龍、小盜龍等恐龍的羽毛已經演化成不對稱的形狀。特別是彩虹龍的發現顯示，在1.6億年前恐龍可能就已經利用羽毛駕馭風了。
像鳥類羽毛這樣，一個生物結構因為一種原因演化出來，在演化過程中又向另一個方向演化的現象在自然界中是非常普遍的，比如我們人類中耳有三塊聽小骨，其中的兩塊（錘骨、砧骨）在爬行動物和鳥類中其實是下頜的一部分（稱為方骨、關節骨），而在哺乳動物中，這兩塊骨頭從下頜脫離，轉變成了耳朵的一部分。
因為愛美，恐龍褪去了鱗片，換上了鮮豔的羽毛，又從簡單的細絲狀羽毛，轉變為具有羽軸和羽片的正羽。後來可能是一些小型恐龍在樹叢間跳躍時，發現它們美麗的羽毛可以用作滑翔的工具，因此，在後續的演化中，華麗的霓裳逐漸變成了馭風的翅膀，恐龍從滑翔進化出真正的飛行能力，鳥類也就此登上地球歷史的舞臺，並延續至今。
——本文選自《知識就是力量》雜誌
本書講述了大熊貓、金龜子、水鳥、林鳥、
蟬、黃猄蟻、鬍子蛙、蝴蝶、蝦虎魚、麋鹿、
蜻蜓、蝽12種生物的
誕生、成長和繁衍的有趣歷程
並輔以延展性的科普知識
用精彩的攝影圖片
小讀者揭開大自然各類生命
生生不息的精彩故事