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在琥珀中遇見遠古恐龍的羽毛尾巴

《侏羅紀公園》一直到拍到第四集《侏羅紀世界》,裡頭所有獸腳類恐龍,仍然是光秃秃的好害羞,可是近廿年來大量的古生物學發現,已經確認了好幾種獸腳類恐龍,其實應該是毛茸茸的,而且還有各種各樣的奇特羽毛,和現今鳥類相比,恐怕是不遑多讓。

1993 年《侏儸紀公園》第一集的恐龍主角暴龍:「我就是光溜溜,而且也沒在害羞的!(設計對白)」圖/JURASSIC PARK, 1993. ©Universal/courtesy Everett Collection, from IMDb

1993 年《侏儸紀公園》第一集的恐龍主角暴龍:「我就是光溜溜,而且也沒在害羞的!(設計對白)」圖/JURASSIC PARK, 1993. ©Universal/courtesy Everett Collection, from IMDb

2015《侏儸紀世界》中的帝王暴龍。過了20多年這系列電影中的恐龍還是沒有羽毛啊!圖/IMDb

2015《侏儸紀世界》中的帝王暴龍。過了20多年這系列電影中的恐龍還是沒有羽毛啊!圖/IMDb

然而,在絕大多數過去出土的化石中,羽毛是被壓扁的,雖然大多數羽毛平時就很扁,但是羽毛畢竟是最複雜的皮膚附屬物,羽毛也能夠有繁複的立體構造,變成化石被壓扁後,有些立體結構不好判斷,因此演化上的變化也難以決定。

1860年發現的始祖鳥羽毛化石,真的是扁扁的...圖/By H. Raab (User:Vesta) - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8305343

1860年發現的始祖鳥羽毛化石,真的是扁扁的…圖/By H. Raab (User:Vesta) – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

緬甸琥珀中發現了恐龍尾巴

遠古的羽毛有沒有可能被其他方法保存下來?不是不可能,在加拿大、法國、日本、黎巴嫩、緬甸和美國,其實都有發現包裹了羽毛的白堊紀琥珀,讓科學家瞭解遠古羽毛的立體形態。可是那些琥珀羽毛的主子是何方恐龍或鳥類,幾乎無法判斷,因為缺乏其他身體組織以供研究。

中國地質大學的古生物學家邢立達,和加拿大皇家薩斯喀徹溫省博物館無脊椎動物古生物學館長 Ryan McKellar 等人,從一個來自緬甸東北部克欽邦胡康河谷的如杏桃般大小的琥珀,發現了一段獸腳類恐龍的尾巴,標本保存有九千九百萬年之久,是首個被發現保存在琥珀中的非鳥類恐龍組織。他們也在同個地區出土的同樣年代的琥珀中發現了兩個鳥類翅膀和部分軟組織,一個標本被稱作「天使之翼」,另一個稱作「羅斯」。

代號 DIP-V-15103 琥珀裡不同角度的恐龍尾巴。圖/取自原始論文

代號 DIP-V-15103 琥珀裡不同角度的恐龍尾巴。圖/取自原始論文

克欽邦是緬甸聯邦內以克欽族為主體的高度自治邦。目前克欽獨立軍控制全邦,緬甸國防軍正在進攻克欽邦,企圖摧毀克欽民族武裝力量。克欽邦在過去兩年前來一直盛產琥珀,刑立達是在克欽邦首府密支那的工藝品市場發現該未經打磨的琥珀。

他們利用光學顯微鏡及微電腦斷層掃描儀來研究代號 DIP-V-15103 琥珀裡的樣品。在尾巴上,還帶有像是絨毛的羽毛,讓我們能夠從中判斷羽毛早期的演化!琥珀裡的羽毛已有羽軸,並非絨毛。由於標本裡面的尾椎是分開的,所以不可能來自鳥類,因為鳥類尾椎瘉合成尾綜體,所以尾部羽毛可以一起被帶動。該尾巴可能來自一隻幼年虛骨龍,上頭保存的羽毛,連毛囊和羽毛都清晰可見。

顯微鏡觀察琥珀裡的羽毛在不同角度下的照片。圖/取自原始論文

顯微鏡觀察琥珀裡的羽毛在不同角度下的照片。圖/取自原始論文

在那些羽毛帶有短而纖細的羽軸,羽軸上有交錯的羽支,而羽支上已有羽小支,這支持了羽支在演化和發育上,融合形成羽軸前,就已帶有羽小支的理論,不過由於羽支是交錯排列的,和傳統的模式不同,表示羽毛的演化,可能比已知的還複雜多樣。那些羽毛無法形成相互勾連、緊密結合成羽片,比較像是現代鳥類的裝飾羽。

(A及B)恐龍尾巴上最大片的羽毛描繪圖及照片。(C)羽毛的可以演化發育路徑及步驟。代號 DIP-V-15103 琥珀裡的羽毛可能支持3b的路徑雖然並沒有反駁3a的可能,但是其形態因為羽支的交錯排列,和傳統的理論仍有不同。圖/取自原始論文

(A及B)恐龍尾巴上最大片的羽毛描繪圖及照片。(C)羽毛的可以演化發育路徑及步驟。代號 DIP-V-15103 琥珀裡的羽毛可能支持3b的路徑雖然並沒有反駁3a的可能,但是其形態因為羽支的交錯排列,和傳統的理論仍有不同。圖/取自原始論文

除了羽毛帶來的驚喜,他們也發現琥珀中的碳化軟組織,有大量二價鐵離子的訊號,顯示尾巴裡有血球蛋白。

克欽邦已有幾個琥珀帶來驚喜,未來可能還會有更多發現,讓演化生物學家能夠瞭解羽毛的演化!

 

 

原學術論文:

  • Lida Xing et al. 2016. A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber. Current Biology 26: 1-9; doi: 10.1016/j.cub.2016.10.008

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關於作者

來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋