長臂渾元龍的活體復(fù)原圖和奇特膜翼的3D圖。 （王敏供圖）

　　圖a為長臂渾元龍化石。圖b為長臂渾元龍復(fù)原圖。圖c為膜翼上的黑色素體。圖d為骨質(zhì)胃內(nèi)容物組織學(xué)結(jié)構(gòu)。 （王敏供圖）

　　超級英雄電影中，蝙蝠俠是一個另類，他的超能力是“有錢”。日前，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》也介紹了一種另類的侏羅紀(jì)恐龍——“長臂渾元龍”。它雖然個頭小，體長約32厘米、體重約306克，還沒鴿子大，卻能像蝙蝠般飛行，仿若恐龍里的“蝙蝠俠”

　　長臂渾元龍屬于迄今僅僅出現(xiàn)在中國的善攀鳥龍類，這是中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員王敏、鄒晶梅、徐星、周忠和的研究成果。他們在《自然》上的此項(xiàng)研究揭示了膜質(zhì)翅膀在恐龍中的演化。該發(fā)現(xiàn)基于對2017年獲得的一件新化石研究，化石距今約1.63億年，是目前已知最完整的善攀鳥龍類化石。

　　怪異的善攀鳥龍

　　善攀鳥龍究竟是什么樣的恐龍？我們先從會飛的脊椎動物說起。

　　翼龍、鳥類和蝙蝠都是會飛的脊椎動物，但它們的飛行結(jié)構(gòu)形態(tài)迥異，這是在漫長的演化史中各自獨(dú)立演化出來的。需要注意的是，翼龍雖然名字里有個“龍”字，且與恐龍同時代，卻不是恐龍。翼龍和恐龍同屬雙孔亞綱的初龍類，分屬不同的目，翼龍是初龍類中的翼龍目，恐龍則是初龍類中的蜥臀目和鳥臀目，它們走的是兩種截然不同的進(jìn)化路線。

　　“善攀鳥龍類是恐龍，它走出了一條匪夷所思的征服藍(lán)天之旅?！蓖趺艚榻B。

　　善攀鳥龍類生活在中—晚侏羅世，是恐龍家族中最為怪異的類群。它們形態(tài)特殊，像是恐龍和鳥類的“混合體”，此前已發(fā)現(xiàn)寧城樹棲龍、胡氏耀龍和奇翼龍3個屬種。

　　寧城樹棲龍是個萌萌噠的“未成年”：它體長不足20厘米，古生物學(xué)家推測，目前發(fā)現(xiàn)的化石可能還是幼體。它屬于獸腳亞目善攀鳥龍科，生活在晚侏羅世，化石發(fā)現(xiàn)于中國內(nèi)蒙古赤峰寧城地區(qū)。大部分獸腳亞目恐龍的第二指最長，而寧城樹棲龍卻第三指最長，且長度達(dá)到第二指的兩倍。這種長指骨便于抓握樹枝，是寧城樹棲龍諸多樹棲特征中的一種。古生物學(xué)家推測，它是一種棲息于樹上的動物，去樹上生活是為了方便搜尋食物和躲避被捕食，而不是直接與飛行有關(guān)。

　　胡氏耀龍則是個有酷炫尾羽的“殺馬特”：它的化石也發(fā)現(xiàn)于寧城，同樣是生活在侏羅紀(jì)時期的恐龍；長有4枚長20多厘米的帶狀尾羽，如果算上耀眼的尾羽，身體全長超過40厘米。它屬于鳥翼類，類似原始的有羽毛恐龍，是與鳥類關(guān)系最為接近的恐龍之一。

　　但寧城樹棲龍和胡氏耀龍都缺乏飛羽，沒有鳥類那樣的正經(jīng)翅膀，也就沒有飛行能力。

　　奇翼龍就不同了，它會飛。但它的飛行結(jié)構(gòu)沒走飛鳥的“羽毛”路線，而是走起了“飛天蝙蝠”路線。2015年的《自然》雜志曾刊登過中國科研團(tuán)隊徐星等人命名的“奇翼龍”：這是一種生活于約1.6億年前的小型似鳥恐龍，化石來自中國河北青龍縣侏羅系地層。從化石來看，奇翼龍的前肢附著翼膜，還具有一根棒狀長骨。研究者據(jù)此認(rèn)為，奇翼龍長著像蝙蝠一樣的膜狀翅膀，這挑戰(zhàn)了此前的認(rèn)知——鳥類及其恐龍近親的翅膀都擁有片狀飛羽的共同特點(diǎn)。

　　然而，奇翼龍的標(biāo)本僅有一件，且保存不完整，因此學(xué)界對于其棒狀長骨和翼膜的結(jié)構(gòu)還存有爭議。

　　完整標(biāo)本的“實(shí)錘”

　　現(xiàn)在，這些爭議被更加完整的新化石所帶來的“實(shí)錘”證據(jù)終結(jié)了。在新的渾元龍化石上，研究人員發(fā)現(xiàn)了與奇翼龍相似的棒狀長骨和翼膜（翼膜中保存有色素體），這為棒狀長骨和翼膜的研究提供了確切無疑的證據(jù)。

　　據(jù)悉，這塊新化石是2017年周忠和院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊在遼寧晚侏羅世地層考察時所獲。經(jīng)過長達(dá)一年的室內(nèi)修理、實(shí)驗(yàn)和對比研究，研究團(tuán)隊認(rèn)為它代表一種新的善攀鳥龍類，將其命名為“長臂渾元龍”。為啥起了“渾元龍”這么酷炫的名字呢？因?yàn)樗壔齑睢强铸埣业难y(tǒng)，卻長了蝙蝠家和翼龍家那樣的翼膜翅膀，鳥家那樣的尾巴。

　　渾元龍在肱骨近端關(guān)節(jié)面、手指和腰帶形態(tài)方面明顯不同于其它善攀鳥龍類，并且具有原始鳥類那樣的尾綜骨，能夠像鳥類那樣縮短尾骨將身體重心前移，有利于在飛行及滑翔時保持穩(wěn)定。渾元龍發(fā)現(xiàn)于燕遼生物群晚侏羅世早期的海房溝組，距今約1.63億年，其正型標(biāo)本是目前已知最完整的善攀鳥龍類化石——甚至完整到能看出渾元龍去世那天吃了啥。其體內(nèi)還保存有胃石和疑似尚未完全消化的骨質(zhì)胃容物，這是在善攀鳥龍類中首次發(fā)現(xiàn)的與食性相關(guān)證據(jù)，研究人員據(jù)此推測其為雜食性。

　　兩種飛行演化路徑

　　“長臂渾元龍”，特征除了“渾元”，還有“長臂”。

　　通常來說，動物飛行靠翅膀，翅膀長在前肢上。在對比恐龍前肢時，研究人員發(fā)現(xiàn)，善攀鳥龍類的前肢比例構(gòu)成非常奇特。

　　王敏等人分析了中生代虛骨龍類（包括鳥類）四肢長度的演化，特別是在接近飛行起源時有哪些顯著變化。研究結(jié)果顯示，自副鳥類（包括所有鳥類，但不包括竊蛋龍類的最廣義類群）開始，它們的前肢開始加長，但僅有善攀鳥龍類的加長程度接近中生代鳥類，而其它非鳥龍類恐龍從未獲得。

　　據(jù)研究，善攀鳥龍類前肢的加長主要源自肱骨和尺骨；在鳥類、馳龍類或者傷齒龍類中，則是掌骨的加長，而這些類群的前肢具有飛羽。通俗點(diǎn)說，雖然都是用前肢帶動翅膀飛，都要強(qiáng)化前肢，它們強(qiáng)化的重點(diǎn)不同：善攀鳥龍類把技能點(diǎn)加在胳膊上，讓手臂更長；鳥類則把技能點(diǎn)加在手掌上，讓掌骨更長。

　　這兩種路線各具優(yōu)勢：渾元龍的前肢異常加長，甚至超過了中生代多數(shù)鳥類，是名副其實(shí)的“長臂”。長臂加上翼膜，帶來的結(jié)果就是，前臂越長，翼展越寬。而對鳥類來說，更長的掌骨可以用來附著更多的羽毛，帶來更強(qiáng)的飛行能力。

　　“這樣的差異可能與翼膜的出現(xiàn)有關(guān)?！蓖趺粽J(rèn)為，善攀鳥龍類通過加長的肱骨和尺骨、第三手指，與棒狀長骨來附著膜質(zhì)的翅膀，而鳥類、馳龍類和傷齒龍類則需要較長的掌骨來附著飛羽?！澳べ|(zhì)翅膀和短掌骨”“羽毛翅膀和長掌骨”，這是兩種不同的飛行模式對動物前肢結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的巨大改變。“在善攀鳥龍類和鳥類臨近分化之時，兩者的翅膀結(jié)構(gòu)因?yàn)轱w行演化路徑不同，而產(chǎn)生了顯著變化。”王敏說。

　　那么，兩種路線各走了多遠(yuǎn)呢？

　　已知的善攀鳥龍類均生活在晚侏羅世，在白堊紀(jì)的恐龍中就沒有再發(fā)現(xiàn)類似的膜質(zhì)翅膀。也就是說，這種演化路線相對短暫。而由飛羽構(gòu)成的翅膀自晚侏羅世出現(xiàn)，延續(xù)到白堊紀(jì)，之后又經(jīng)過漫長的演化，最終形成了鳥類的羽翼?，F(xiàn)在，鳥類已經(jīng)是自然界分布最廣、最富生機(jī)的動物類群之一，現(xiàn)存鳥類種類已經(jīng)突破1萬大關(guān)。

　　“善攀鳥龍類獨(dú)特的飛行結(jié)構(gòu)代表了飛行演化的一次短暫嘗試?！蓖趺粽f，“它的發(fā)現(xiàn)及研究成果具有重要意義——這表明在恐龍向鳥類的演化中，特別是在飛行起源時，并不僅僅只有羽毛這樣單一飛行器官的構(gòu)成方式，另一種以膜質(zhì)翅膀?yàn)榇斫Y(jié)構(gòu)的飛行器官也已經(jīng)出現(xiàn)?！?/p> 圖片下載