3 月 12 日,世界頂級期刊《自然》雜誌以封面文章的形式,發表了中國地質大學(北京)邢立達副教授等人的一項重大發現,研究團隊在緬甸白堊紀琥珀中發現了一隻有史以來已知的最小恐龍化石。
在一塊發現於緬甸北部約有 9900 萬年歷史的琥珀中,研究人員描述了一塊微小的像鳥頭一樣的顱骨,保存完整,喙後長度僅 7.1 毫米,表明該恐龍與現存最小的鳥類蜂鳥大小相當。
這一發現代表了化石記錄中先前缺失的一個標本,對理解恐龍與古鳥類的演化,尤其是小型化動物的形態演化具有重要意義,並且證明了鳥類體型在進化過程早期便出現了極度小型化。
今日 Nature 封面
眾所周知,世界上最小的現生鳥類是蜂鳥,而最小的蜂鳥是吸蜜蜂鳥(Mellisuga helenae),重約 1.95 克,長 5.5 釐米。從這次發現的頭骨尺寸來看,該恐龍體格比蜂鳥還要短一些,是迄今發現過的最小的古鳥類,同時也是史上最小的恐龍。
「這一發現向我們表明,我們對恐龍時代小型脊椎動物的外貌只有很小的了解。」 參與本項研究的美國洛杉磯自然史博物館拉爾斯・施米茨(Lars Schmitz)博士說道。
小型動物由於比較脆弱,一般不會保存在其它沉積物中,此次的發現為理解小型動物軟組織和骨骼結構提供了前所未有的線索。
在今天 Nature 雜誌同期發表的新聞與觀點文章中,英國牛津大學的 Roger Benson 寫道,「在過去的十年裡,我們獲得了大量關於恐龍和鳥類過渡的資料,極大地促進了我們對這一重大進化事件的理解。而近年來科學家們又在緬甸琥珀中找到了驚人的發現,包括在其他已經滅絕的鳥類身上前所未見的羽毛和骨骼結構。這一新發現表明(在琥珀中)繼續做出發現的潛力還很大 —— 尤其是對小型動物的發現。」
史上最小恐龍
鳥類是恐龍的後裔,是生物多樣性最豐富的脊椎動物之一,大約有 10500 個種。在近 1.5 億年的漫長演化歷史中,共歷經了白堊紀和新生代兩次輻射演化,其中白堊紀是鳥類演化的重要階段,是鳥類從恐龍演化而來的關鍵階段之一。
但是,在我們的印象中,恐龍個頭很大,而從恐龍進化而來的鳥類體格很小。這種巨大的差異十分複雜,畢竟身體的大小影響著壽命、食物需求、感官認知和許多其他生物學的基本方面。Benson 也提到,我們對琥珀中保存的小型脊椎動物,它們的生態系統以及它們之間的進化關係的研究還處於初級階段。
就比如之前我們已知的最小的恐龍,也重達數百克,而現存最小的鳥類 —— 蜂鳥僅重 2 克。這種差異究竟是如何產生的?又為何會如此進化?
今天 Nature 發表的這項重磅發現,則正為這些謎題提供了重要線索。
此次發現的琥珀化石產自緬甸北部克欽邦胡岡谷地,胡岡谷地的鳥類琥珀包裹體較為豐富,因此這裡也被認為是人類能一窺 「真實」 白堊紀世界的最佳窗口。
此次研究的標本是一個包裹在琥珀中的完整動物頭骨,中國科學院高能物理所黎剛團隊通過硬 X 射線相襯 CT 掃描方案,無損地獲得了隱藏在琥珀內部的頭骨的高解析度高對比度的 3D 結構。
眼齒鳥頭部 CT 重建圖(來源:邢立達團隊)
研究人員表示,琥珀中的頭骨長僅約 14 毫米,有著尖銳的喙部,密集的牙齒和巨大的眼眶,而且這個動物的骨骼特徵有些 「四不像」,有的特徵像恐龍,有的像非常高級的鳥類。學者們也沒有找到特定的頭骨特徵來將眼齒鳥確切歸入鳥類、非鳥恐龍,或其他主龍類。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所外籍研究員鄒晶梅表示,「這是我有幸研究過的、最奇怪的化石」。然而,在脊椎動物中,只有鳥類同時擁有尖銳的喙部和巨大的眼眶,因此研究人員將該動物歸屬到鳥類(廣義恐龍包括鳥類)。
鑑於該標本形態特徵與其他所有鳥類都不同,學者們建立了新屬新種,並將其命名為寬婭眼齒鳥(Oculudentavis khaungraae),是一種像鳥一樣的恐龍新物種。
寬婭眼齒鳥的奧秘
距今約一億年前,眼齒鳥生活在緬甸北部潮溼的熱帶環境中,不幸被柏類或南洋杉類等針葉樹流下的樹脂包裹,在漫長的地質年代中形成琥珀,並保存至今。
數千萬年過去,這隻小鳥的時運不濟卻成就古生物學家們的好運氣。
眼齒鳥最有趣的地方在於它的小型化。小型化通常伴隨著牙齒脫落和眼部增大等特徵。然而,儘管該標本尺寸很小,但它的牙齒比其他所有的古鳥類都多,全部牙齒加起來約有 100 顆!這也是學者將其命名為眼齒鳥的原因。
大量的牙齒告訴我們,儘管體型超小,但它是一種肉食性動物。
眼齒鳥生境復原圖(繪圖:韓志信)
眼齒鳥的另一個特別之處是其眼部,其直徑約 4 毫米。鳥類中的鞏膜小骨呈方形而且非常簡單,但眼齒鳥的鞏膜小骨呈匙形,這種形態只在一些現生蜥蜴中發現過,這是令研究者非常困惑的地方之一。此外,眼骨的開孔(眼圈的內徑)表明,眼齒鳥的活動模式為白天型。
眼齒鳥與其他鳥類的系統發育關係也很特別。僅從頭骨來分析,這種新發現的微小鳥類——眼齒鳥非常原始,介於德國晚侏羅世的最原始的始祖鳥(Archaeopteryx)和中國早白堊世的有長尾的熱河鳥(Jeholornis)之間。這可能表明,和這兩個類群一樣,眼齒鳥也有一條類似於非鳥類恐龍的長尾巴。
不過研究人員也表示,由於眼齒鳥標本只有頭部,其分類還存在一定的不確定性。學者們將繼續在緬珀中搜索,希望在未來可以找到更完整的個體,揭開眼齒鳥的全部秘密。
該研究由中國地質大學(北京)邢立達副教授、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所外籍研究員鄒晶梅(Jingmai K. O』Connor)、美國洛杉磯自然史博物館拉爾斯・施米茨(Lars Schmitz)博士、中國科學院高能物理所黎剛研究員,以及美國洛杉磯自然史博物館恐龍研究院院長路易斯・恰普(Luis M. Chiappe)教授、加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館瑞安・麥凱勒教授(Ryan C. McKellar)、中國科學院北京綜合研究中心易棲如博士等學者共同完成。