杨源𬸚𬸦,被发现

杨源𬸚𬸦,被发现

10月14日,《自然》杂志在线发表了一个古生物领域的新发现。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称“古脊椎所”)王敏团队与福建省地质科学研究院(以下简称“福建地科院”),把一块发掘于2024年的动物骨骼化石里的动物命名为杨源𬸚𬸦(yuè zhuó)。

它是鸟,却怎么看都不像鸟,更像某种恐龙。据测算,这种动物体重约821克,头骨带着伤齿龙类的牙齿,脚上保留着恐爪龙类标志性的特化第二趾,类似镰刀形爪子,前肢甚至比一些善奔跑的恐龙还要短。最令人讶异的是,它不会飞,而是靠双腿在陆地上奔跑、捕食。

如果鸟类祖先在诞生之初,就有一支放弃了天空,那么“飞行驱动了鸟类早期演化”这条被写进教科书的进化线索,可能失之偏颇。这只不会飞的鸟,永远地改写了鸟类演化故事的开端。

杨源𬸚𬸦生态复原图 图/古脊椎所

杨源𬸚𬸦生态复原图 图/古脊椎所

填补空白

故事开始于2024年8月的福建省南平市政和县。论文第一作者、福建地科院正高级工程师徐立明正带着一支四人小队,照常进山找化石。路过一片黑色岩层时,他停下了。

这种岩层,与曾产出奇异福建龙、政和八闽鸟的岩层很相似。找化石本来靠地质锤、罗盘、放大镜等工具,可这片岩层一敲就碎,只能改用劈刀,像翻书页一样一层层剥开。

第一天,他们只找到一些常见的植物化石和鱼化石。直到第二天下午,徐立明突然发现,黑灰色的斑驳石板上露出了一小段黄褐色纹理。他认出那是一截尺桡骨,也就是动物前臂的两根骨头。“这是一只罕见的四足脊椎动物!”但他认不出具体是什么动物,于是,拍照发给论文共同作者、古脊椎所研究员王敏,后者也没认出来。认不出,就不敢轻举妄动。团队决定整体打包,给岩石块打上石膏,把这块约150斤重的石头抬回实验室。

徐立明向媒体回忆,那句“罕见的四足脊椎动物”,当时还只是一个直觉。一块认不出的化石,凭什么值得这样大动干戈?因为侏罗纪鸟类化石实在太少了。

从陆栖恐龙到飞翔鸟类的转变,是生命进化史上最引人注目的转变之一。一些演化模型推测,鸟类的起源和早期分异就发生在侏罗纪。但这一关键时期的化石记录极度匮乏,此前全世界公认的侏罗纪鸟类,几乎只有德国索尔恩霍芬的始祖鸟。典型的鸟类身体构型究竟怎样出现的,一直缺少实物证据。

政和动物群正在补上这一缺口。过去4年,古脊椎所与福建地科院在福建晚中生代地层开展综合研究,累计440余天野外发掘,先后发现了适应奔跑的奇异福建龙、具有尾综骨的政和八闽鸟、尾巴缩短且体形娇小的不虞政和鸟。现在,又多了一个新的样本。

对论文作者之一、古脊椎所研究员、中国科学院院士周忠和来说,判断这块化石的价值,遵循的是一套老办法。“一块化石,我们首先看它的外形特征,看暴露出来的骨骼,细节就要等实验室修理。”周忠和告诉《中国新闻周刊》,修理就是把骨头从包围它的岩石里清出来。在此之前,谁也不敢下结论。

“一开始我们也不确定是不是翼龙。所有不同领域的专家都请来看,用排除的办法,一点点把范围缩小。”周忠和回忆。缩小范围之后,是两项更硬核的工作:判定年代和亲缘关系。

年代这一关,周忠和盯得最紧。想要认定化石来源是侏罗纪,需十分谨慎。团队为此做了大量地质测量,其中有些成果还尚未发表。最终,论文给出的年代是距今约1.48亿年。周忠和补充说,最新测年约为1.46亿年,属于侏罗纪晚期,与始祖鸟大体相当。

始祖鸟生活在距今1.55亿—1.5亿年前的侏罗纪晚期。在那之后,绝大多数鸟类化石出现在约1.3亿年前。周忠和称,在河北、辽宁、内蒙发现了七八十种这一时期鸟类的化石,那时候鸟类物种已很繁荣了。但从1.5亿年到1.3亿年,中间差了2000万年,几乎都是空白。“这段空白期,任何一个能够归入鸟类的考古学发现,都是极其重要的。”

亦龙亦鸟

实验室里,这块骨骼化石拼出了一个古怪的身形:大脑袋、细脖子、短前爪、大尾巴。为了看清这块标本的“成色”,团队把骨骼切开,做成组织切片,观察内部结构。结果显示,这只动物大致处于接近成年的状态。

它的头骨有伤齿龙类的典型特征:前上颌齿和上颌齿密集排列,上颌齿列长,牙齿基部没有收缩,后缘还发育锯齿。但头骨骨骼整体纤细,齿骨牙齿数目较少,泪骨前支短小,这些又和原始鸟类相近。最奇特的是足部。恐爪龙类独有的特化第二趾保存了下来,趾骨强烈向背侧弯曲,用于撕裂、捕捉猎物。而它的头后骨骼却有大量鸟类特征,例如尾椎的前后关节突退化、髂骨前部伸长、腓骨缩短等。

杨源𬸚𬸦正型标本和骨骼复原图 图/古脊椎所

杨源𬸚𬸦正型标本和骨骼复原图 图/古脊椎所

这一“亦龙亦鸟“的结果让论文投稿几经波折。最初投稿时,团队没有把“是龙还是鸟”的鉴别证据作为重点陈述,导致论文被拒。“审稿人觉得这个发现很重要,会问你,凭什么说它是鸟而不是恐龙。它有些方面太像恐龙了,它不会飞,看上去还是那种善于奔跑的凶猛动物。”周忠和说。

这也是古生物学的老难题。研究者们面对的是灭绝的动物,复原亲缘关系本身就是挑战。周忠和称,现在人类定亲缘关系可以验DNA,但古老的岩石里没有DNA,只能靠统计、特征分析等手段,得出一个假说。

于是,团队补上了这部分亲缘分析的结果。分支系统学分析显示,杨源𬸚𬸦与政和八闽鸟互为姐妹群,共同组成一个新的早期鸟类分类单元——政和鸟科。它比同一时代的政和八闽鸟更原始,是已知最原始的鸟类之一。团队还做了另一种分析,若把杨源𬸚强行归入恐爪龙类,演化树需额外增加14个演化步长,这是不合理的。这些证据最终说服了审稿人,论文顺利接收。

杨源𬸚𬸦身上混杂着恐龙和鸟类的特征,在周忠和看来是“镶嵌进化”的例证。镶嵌进化指生物体不同性状以独立速率进化的现象,鱼类向两栖类演化时肺的进化早于四肢发育,人类进化过程中直立行走早于大脑容量增长等,都是镶嵌进化的案例。“生物进化不是往一个方向走的,我们人类的祖先也不是老早就想好了要往人的方向去进化。”周忠和说,鸟类是恐龙演化树上一个小枝冒出的新芽,白垩纪末大灭绝摧毁了这棵树的大部分枝条,而鸟类这一枝反而繁荣起来。

而在分化不久的枝上,物种界限本来就是模糊的。在不清楚哪条进化路线更能适应环境的情况下,生物更倾向于“都试试”。论文提到,杨源𬸚𬸦的发现可能表明,飞行能力在鸟类起源之后不久就多次独立演化。或者它也可能是政和鸟科的成员,独立丧失了飞行能力。

研究团队发现,杨源𬸚𬸦在前肢比例和形态上,远离树栖、水栖和涉禽类群,反而落在地栖鸟类与丧失飞行能力鸟类的重叠区。较大的锁骨间夹角、梯形乌喙骨等特征,也都不支持飞行。它是一只地栖、奔跑、食肉的鸟。这是目前已知最早的不具备飞行能力的鸟类。这意味着,鸟类身体结构的演化并非沿着“优化飞行”这一条路径前进。周忠和说,飞行是一个对生存繁衍有优势的特征,但在环境变化下,这种优势不是绝对的。

杨源𬸚𬸦的发现也带来了新的烦恼。周忠和说,A和B两个物种之间,总有一段演化空白,如果在中间找到一个过渡类型,看上去补足了演化路径,实际上反而又多出两段空白。古生物学家的一个梦想就是发现越来越多的证据,将演化路径一点点拼凑描摹出来,但这只是个“美好的梦想”。

“𬸚𬸦鸣于岐山”

杨源𬸚𬸦的名字是王敏起的。种名“杨源”,取自化石发现地政和县杨源乡。属名“𬸚𬸦”,出自《国语·周语上》:“周之兴也,𬸚𬸦鸣于岐山。”𬸚𬸦是古书里的一种神鸟。

论文作者之一、古脊椎所研究员徐星也参与了命名,他对《中国新闻周刊》说,其实命名包含着个人和民族情结。古生物化石的命名通常有很大的自由度。例如此前发现的不虞政和鸟,不虞的含义是“出人意料”。“当时我们没想到能够发现一件侏罗纪鸟类化石的标本,恰好记录了鸟类尾巴缩短的过渡状态,所以取名不虞。”

取名𬸚𬸦则是因为它太怪了。徐星说,它和现代生物学中所有的鸟类,以及之前人们已了解的中生代鸟类都不太一样。于是命名时,所有人都在找中国神话故事里长得怪的鸟类,最后发现了𬸚𬸦。

在周忠和看来,命名不是大事,只是一种品味。古生物命名有很多路数,有的用地名,比如福建龙。其实政和八闽鸟也可以叫福建鸟,只是叫八闽鸟“显得文气一点”。“古生物学家可以给新发现的物种命名,就跟父母有权利命名孩子一样。”

真正重要的,是这片土地下面还剩多少信息。政和动物群的时间位置很特殊。周忠和说,中国北方此前有两个著名的生物群:燕辽生物群,距今约1.66亿至1.55亿年;热河生物群,约1.3亿至1.2亿年。政和生物群正好卡在二者的空白点上,因此被研究人员看作华北、东北古生物研究的延续。

而工作还远未结束。一个动物群的面貌,要经过几十年的长期研究才能逐渐完善。周忠和指出,辽西除了鸟类、恐龙,还发现过翼龙、哺乳动物、青蛙、乌龟、被子植物,物种特别丰富。政和生物群这几年除了鸟、恐龙和乌龟,其他物种发现很少。“青蛙今年刚发现一只,还没研究,蜥蜴也是去年才发现的。”

周忠和认为,研究人员每年有好几个月在野外,但实际上这些努力还远远不够。一个地方的工作至少要持续10—20年。比如云南澄江生物群,发现于1984年,到今天还在出新成果。“所以福建这块地也不能太着急。这个东西就像踢足球,你也不知道什么时候能进球。”

更让他确信“远未到底”的,是那些只有一块骨头的线索。周忠和和团队以前发现过一些很特别的骨头,知道它肯定属于一种鸟,但找不到全貌,连外形都没有。但至少这说明,政和生物群真实的物种生态,比人们现在看到的要丰富得多。

野外工作的不确定性,王敏有更直接的体会。在此之前,他已有弥曼始今鸟、长臂浑元龙、奇异福建龙、政和八闽鸟等成果,一些人称他为“化石猎人”。但面对科研的不确定性,他也没有掌控感。“如果你不去敲石头,你永远不知道里面到底有没有东西。你敲了之后会发现90%的石头里面什么都没有,但是另外10%的希望又不能放弃。”王敏近日对媒体说。

周忠和把野外工作比作刑侦。“线索多了,显不出你的水平;凭一条微弱的线索,把当时的场景复原出来,这才需要经验和技术。”他顿了顿又说,“但它同时也是件遗憾的事。完美的化石不存在,做这一行总是有遗憾的。”

1.48亿年前的政和,是一片火山间歇期的湖泊盆地。也许某一次火山喷发,会飞的鸟类都惊险逃生了,只有那只不会飞的鸟永远地留在了沉积层里,给人类留下了追问的线索。

记者:周游

文:张梦瑶

编辑:杜玮

运营编辑:肖冉