千萬年前的恐龍蛋和早餐的鹹鴨蛋有什麼不同?

出品：科普中國

作者：廖俊棋 （中科院古脊椎所） 秦子川 （英國布裡斯託大學）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

皮蛋是我們中國特有的也很常見的一種食品，但因為它黑乎乎的外表給人一种放了很久的感覺，於是沒見過皮蛋的外國人給它取來了一些有趣的名字——世紀蛋（century egg）、百年蛋（hundred-year egg），甚至是千年蛋（thousand-year egg, millennium egg）。當然，真實世界中，皮蛋肯定不是千百年前的蛋，但如果真的有蛋「醃漬」了上千萬年，它會是什麼樣呢?

△連食物鏈頂端的貝爺都要對皮蛋「敬畏三分」(圖源：《跟著貝爾去冒險》節目截圖)

不要覺得不可能，自然界中還真有醃漬了千萬年甚至上億年的蛋，那就是蛋化石。

我們常吃的鹹鴨蛋、皮蛋、糖心蛋等等，製作工藝不外乎都是把蛋浸泡在不同的物質或香料中，讓蛋內部的成分與周圍的物質發生代換，而這一過程其實和化石形成的過程非常相似。化石的形成也是生物死亡後經過快速掩埋，讓原本的有機體結構和周圍的巖石礦物逐漸代換，變成類似石頭的結構。

△醃漬數千萬年的恐龍蛋想來一顆嗎?(圖片來源:IC photo)

放了這麼久的蛋自然是不能吃也不能孵化了，但它們卻有更重大的意義——科學家能通過對這些化石的研究，了解許多演化的問題，讓我們知道最早的蛋是什麼樣貌、有什麼特徵等等。

通過這些對「蛋」的研究，許多原來關於「蛋」的觀點被一一顛覆。

最早的恐龍蛋是硬殼蛋，還是軟殼蛋?

無論是家常的西紅柿炒雞蛋還是下飯的鹹鴨蛋，這些我們日常食用的蛋，大多來自於鳥類，而鳥類其實與恐龍有著密不可分的關係。隨著長有羽毛的恐龍、四個翅膀的恐龍、孵蛋的恐龍等化石證據的出現，科學家們已經認定鳥類其實就是恐龍唯一沒有滅絕的後裔。因為恐龍屬於爬行動物中的「主龍類」，鳥類和鱷魚都屬於這個「主龍類」，所以它們的蛋在一定程度上存在著共性，比如這些蛋外部都有一層堅硬的鈣質殼。

△小盜龍就是恐龍演化到鳥類的重要過渡，可以看到早期的飛行還要靠後肢的另一對翅膀來輔助(圖源：維基百科)

現在，人們已經發現了許多不同種類和形狀的恐龍蛋，有長的、有圓的，而且都跟鳥類的蛋一樣，外部有硬殼。加上現生的鱷魚也都是硬殼的蛋，所以一直以來，科學家們認為這種硬殼的特徵可能在主龍類的祖先中就出現了，因此它們的後代的蛋也都是硬殼的。然而，在中國發現的翼龍蛋卻推翻了這個說法，在新疆找到的翼龍蛋化石，雖然經過了石化，卻明顯有著軟殼蛋的特徵。

△翼龍的軟殼蛋化石(圖源：參考文獻〔1〕)

而科學家也找到了最新的證據，證明了原始的恐龍蛋殼其實也是軟的。

這項成果發表在《自然》雜誌上，主要的研究對象是兩種比較原始恐龍的蛋。

△三角龍復原想像圖（圖片來源：Veer圖庫）

△腕龍復原想像圖（圖片來源：Veer圖庫）

其中一個是原角龍的蛋，它是大名鼎鼎的三角龍、中國角龍等角龍類恐龍的祖先類群；而另一類則是鼠龍的蛋，它是蜥腳型類的原始類群，也就是著名的梁龍、腕龍、馬門溪龍的原始親戚。

此次研究對包括上述恐龍蛋在內的大量標本進行了組織學和拉曼光譜分析。拉曼光譜分析法是近年來開始引入古生物學領域的新研究手段，基於印度科學家C.V.拉曼（Raman）所發現的拉曼散射效應，科學家們得以對恐龍蛋化石的表面保存下來的分子進行分析。這也讓科學家們對恐龍化石的研究逐步細化，進入到了分子尺度。

基於上述研究，科學家們發現即使對於化石蛋而言，在組織學特徵和分子化合物保存方面，軟殼蛋和硬殼蛋依然有非常明顯的差異。這次主要分析的兩種恐龍蛋，就與我們常見的硬殼恐龍蛋不同，是軟殼蛋。那麼，恐龍蛋中的軟殼和硬殼究竟是如何演化的呢？最早的恐龍蛋是軟殼還是硬殼的呢？

研究人員採用了另一種風頭正盛的分析方法——祖先特徵狀態重建法，在恐龍的系統發育樹上重建了以硬殼蛋、軟殼蛋兩種特徵的祖先狀態。

研究發現，雖然我們發現的大量晚白堊世的恐龍蛋都是硬殼的，但實際上早期恐龍是像現在的蛇一樣，產軟殼蛋的。恐龍是在演化過程中逐漸並多次地演化出了生產硬殼蛋的能力，其中鳥腳類恐龍和獸腳類恐龍看似類似的硬殼蛋並不同源，而是獨立演化的結果。

這個結果也解釋了困擾科學家們多年的一個問題，那就是恐龍統治陸地超過1.6億年，但我們僅在白堊紀發現了大量的恐龍蛋化石，這是為什麼？這次的研究指出，三疊紀和侏羅紀的恐龍主要生產軟殼蛋，這種蛋殼很難保存成為化石，因此也就難以被發現了。

找到恐龍時代最大顆的軟殼蛋，但下蛋的卻是…!

前面說到軟殼蛋大家可能比較陌生，因為我們生活中很少能見到這種蛋。不過自然界中，軟殼的蛋並非特別罕見，許多蜥蜴、蛇產的蛋就是軟殼的。蜥蜴和蛇跟前面提到的「主龍類」不同，屬於另外一個大類群，稱為「有鱗類」，它們在恐龍制霸的中生代生存下來，有些分支甚至回到了海中，變成體型驚人的可怕怪物。

△軟殼的蛇蛋(圖源：https://www.flickr.com/photos/myfwcmedia/44655843895)

這類回到海中的爬行動物被稱為「海生爬行類」，在中生代知名度最高的莫過於蛇頸龍、魚龍和滄龍了。現生的爬行動物雖然都是下蛋的，但有許多化石證據表明，中生代海生爬行類的蛇頸龍和魚龍為了適應水生的環境，會直接產下幼崽，而且分娩的方式還從頭部先出來演化成尾部先出來（陸生動物分娩時頭部先出可以讓胎兒儘早呼吸到空氣，以免窒息；但水生則尾部先出，以免胎兒溺斃）。

△魚龍分娩的化石，可以看到胎兒尾部先出(圖源：https://blog.everythingdinosaur.co.uk/blog/_archives/2010/11/30/4692437.html)

雖然魚龍跟蛇頸龍都有比較好的化石證據顯示它們的分娩方式，但目前對於滄龍生育方式的認識還很少。而今年6月，《自然》上發表了一顆來自南極的疑似滄龍蛋的化石，揭示了有關滄龍生育的不為人知的一面。

這顆蛋被命名為「延遲南極蛋（Antarcticoolithus bradyi）」，南極代表了發現地，而延遲則代表從第一隻滄龍發現到找到這顆蛋，已經過了160多年。這顆蛋究竟是不是滄龍的蛋還不好說，但是從蛋殼結構可以確認，它和恐龍蛋有明顯的不同，加上同樣地層附近還找到的滄龍的化石，因此推斷應該就是它的蛋，而這也是一顆軟殼蛋。

△疑似滄龍的軟殼蛋 (圖源：cdn.sci-news.com)

這顆蛋的另一個特徵就是非常的大，足足有近30釐米，是目前發現的所有爬行動物的蛋裡面第二大的，也是軟殼蛋裡面最大的。

目前，人們找到的最大的蛋是象鳥的，這種鳥類能長到3米，下的硬殼蛋有34釐米，而這種鳥類的滅絕也就是幾百年前的事情，因此這顆南極蛋是目前找到的恐龍時代最大的蛋。

△象鳥的骨骼及蛋(圖片來源：維基百科)

也許大家會覺得30釐米聽起來不是很大，畢竟身高不到2米的我們，胎兒都超過這個大小了，更何況那些體型動輒十數米的中生代怪物們。但是，因為這些爬行動物都是通過產蛋的方式生育後代，它們幼崽的體型也會受限。想像一下，如果要產一顆1米的蛋，蛋殼太薄的話，落地很可能會碎掉，為了堅固把蛋殼加厚的話，裡面的幼崽又會無法呼吸。所以只能下比較小的蛋，等孵化後，再通過極高的代謝和生長速率獲得驚人的體型。

滄龍雖然名字裡也有「龍」字，但它不是恐龍。滄龍和現代的巨蜥是近親，最大型的種類體長能達到20米左右。雖然它們是白堊紀的海中霸主，但也許是因為演化出來的時間比蛇頸龍和魚龍晚，因此才保留了比較多蜥蜴、蛇類的原始特徵——依然要產蛋而不是直接生出胎兒。此外，滄龍也和多數蜥蜴一樣，產下的是軟殼蛋。

△南極蛋生態復原圖(圖源：cdn.sci-news.com)

這顆蛋是在白堊紀末期約6800萬年前的濱海沉積地層中找到的，目前還無法證明滄龍媽媽究竟是把蛋下在淺海灘，還是像海龜一樣上岸下的蛋，還需要科學家更進一步的研究來回答。

△南極蛋孵化復原圖(圖源：cdn.sci-news.com)

日本發現的「小可愛蛋」

看完了最大的蛋，來看看同樣發表於今年6月的日本研究，這次是找到了恐龍時代最小的恐龍蛋，成果發表在期刊《白堊紀研究》上。這項發現來自日本西南部的兵庫縣丹波市1億1000萬年前的白堊紀早期地層，雖說是恐龍蛋，可它的長度才4.5釐米，跟現代的鵪鶉蛋差不多，重量也不到10克。

△世界文化遺產的姬路城就是來自兵庫縣(圖源：維基百科)

這次發現的蛋被命名為村上姬蛋（Himeoolithus murakamii），村上是為了紀念過去曾在此處發現大型蜥腳類恐龍「丹波巨龍」化石的村上茂；姬在日文中是公主的意思，也能用來形容小巧可愛，因此這個化石的名字，意譯的話也能叫做「小可愛蛋」。

△姬蛋化石，在比例尺為1釐米的圖中可以看出非常的小巧(圖源：參考文獻〔5〕)

根根據對蛋殼結構的研究可以知道，這是一顆獸腳類恐龍的蛋，由於蛋本身很小，可以推斷成體恐龍應該也是非常小型的種類。除此之外，在同一地層也找到最少3種以上結構不同的獸腳類恐龍的蛋，這說明白堊紀早期的兵庫縣是個生態豐富的地方，除了有大型蜥腳類恐龍丹波巨龍外，更有許多小型的獸腳類恐龍共存。

△該地區除了小巧可愛的(4)姬蛋外，還有找到另外三種恐龍蛋(1~3)(圖源：參考文獻〔4〕)

相對於恐龍骨骼化石而言，學界對恐龍，或者說中生代爬行動物的蛋化石的研究還遠遠談不上豐富和清楚。但就在過去的半年裡面，古生物學家們相繼在多個重要刊物上發表了關於蛋化石的研究，把曾經中生代化石中不太起眼的「小角色」推到了舞臺中央。也讓我們看到，蛋化石絕非是骨骼化石枯燥的陪襯，反而因為它們能保存豐富的組織學、地球化學和生物化學信息，正日漸成為研究中生代脊椎動物不可或缺的化石材料。希望在未來，恐龍蛋化石能帶來更多的驚喜，在「金蛋」當中能「砸」出更多恐龍時代的奧秘！

參考文獻

1. Wang X, Kellner AWA, Jiang S, et al. Sexually dimorphic tridimensionally preserved pterosaurs and their eggs from China [published correction appears in Curr Biol. 2014 Jul 21;24(14):1677]. Curr Biol. 2014;24(12):1323-1330. doi:10.1016/j.cub.2014.04.054

2. Norell, M.A., Wiemann, J., Fabbri, M. et al. The first dinosaur egg was soft. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2412-8

3. L.J. Legendre et al. A giant soft-shelled egg from the Late Cretaceous of Antarctica. Nature, published online June 17, 2020; doi: 10.1038/s41586-020-2377-7

4. Kohei Tanaka et al. Exceptionally small theropod eggs from the Lower Cretaceous Ohyamashimo Formation of Tamba, Hyogo Prefecture, Japan, Cretaceous Research (2020). DOI: 10.1016/j.cretres.2020.104519

5. Tiny japanese dinosaur eggs help unscramble cretaceous ecosystem (2020, June 25) retrieved 25 June 2020 from https://phys.org/news/2020-06-tiny-japanese-dinosaur-eggsunscramble. Html

6. Dawson R R, Field D J, Hull P M, et al. Eggshell geochemistry reveals ancestral metabolic thermoregulation in Dinosauria[J]. Science Advances, 2020, 6(7): eaax9361.