您当前的位置:首页 > 外国名著 > 恐龙的兴衰

第八章 飞向蓝天的恐龙

我的窗外有一只恐龙。写下这句话的时候,我正看着它。

不是广告牌上的照片,也不是博物馆的恐龙骨架复制品,更不是游乐场里经常能见到的那些用机电装置搞出来的恼人东西。

一只真正的、确实的、活着的、能呼吸的、正在动的恐龙。它是出现在2.5亿年前的泛大陆上的勇者——恐龙型类的后代,跟雷龙和三角龙列于同一家谱中,而且是君王暴龙和伶盗龙的近亲。

它跟家猫差不多大,长长的上臂贴着胸口收起,细枝般的双腿则短得多。它通体洁白,宛如新娘的婚纱,但上臂边缘为灰色,前肢尖端呈亮黑色。它双腿直立,稳稳地站在邻居家的屋顶上,头部骄傲地向上扬起,在苏格兰东部乌云渐深的天空的映衬下,留下一个庄严的剪影。

当阳光偶尔透过乌云照下来的时候,我看到它圆溜溜的眼珠里闪过一丝亮光,它开始左顾右盼。毫无疑问,这只动物感官敏锐,非常聪明,它正盘算着什么事。也许,它知道我正看着它。

旋即,没有任何征兆,它张大嘴,发出尖锐的鸣叫,可能是在向同伴示警,也可能是为了吸引配偶。又或者,这是向我发出的威胁。不管目的何在,我能透过双层玻璃,清晰地听到它的声音。我们之间隔着一扇玻璃窗,这让我感到安心。

这个穿着带毛外衣的小家伙安静了下来,转了一下脖子,径直朝着我望过来。毫无疑问,它知道我在这里。我以为它会再叫一声,它却闭上了嘴。让我惊异的是,它的上下颌闭合之后形成了一个尖利的黄色的喙,前端向下弯曲。虽然没有牙齿,但这个喙看起来像个相当厉害的武器,能造成不小的伤害。不过我又想起来,自己现在身处室内,无受伤之虞,于是我就像开玩笑似的敲了敲玻璃窗。

这只动物随即采取了行动。它用长着蹼的脚蹬了一下青石瓦片,生有羽毛的上臂向外舒展,以笔墨难以形容的优雅姿势跃入和风之中。我目送它消失在树林里,也许它正飞向北海吧。

我一直注视着的恐龙是一只海鸥。爱丁堡生活着数以千计的海鸥,我每天都能见到它们。离我的住处往北几英里的地方有一片海,它们有时候会扎进海里捕鱼。但更多的时候,我带着鄙夷观察它们在“老城”的街道上啄人们丢弃的汉堡包装纸和其他垃圾。我时不时还会看到一只海鸥向毫无戒备之心的游客发起“俯冲突袭”,用喙叼起一两根薯条后又冲向天空。这种行为——狡猾、敏捷、卑劣,让我很容易就能看出,这些海鸥虽不起眼,但它们的身体里住着一只伶盗龙。

海鸥,还有所有其他的鸟类都是从恐龙演化而来的。从这个意义上说,所有的鸟类都是恐龙。换个说法就是,鸟类和恐龙拥有共同的祖先,因此鸟类跟君王暴龙、雷龙或三角龙一样,全部都是恐龙,正如我的堂兄弟姐妹跟我一样,都姓布鲁萨特,因为我们拥有同一个祖父。鸟类无非是恐龙的一个亚类,就像暴龙类跟蜥脚类也是恐龙的一个亚类,是恐龙家族树上诸多分支中的一脉。

这个说法非常重要,值得再说一遍。鸟类就是恐龙。的确,理解这一点不太容易。在这个问题上,经常有人同我争论。他们会说:“没错,尽管鸟类是从恐龙演化而来的,但它们跟君王暴龙还有雷龙大相径庭,跟其他我们熟悉的种类也截然不同,因此不应该把鸟类算作它们中的一员。鸟类身材小巧、有羽毛、能飞,不能把它们叫作恐龙。”这种说法乍看之下似乎很有道理,但我有一个现成的例子可以用来反驳:蝙蝠的样貌与行为跟老鼠、狐狸或者大象相差很大,但它们仍然是哺乳动物,这一点毫无争议。蝙蝠只是一种演化出了翅膀、发展出了飞翔能力的奇怪的哺乳动物而已。同样,我们也可以说,鸟类不过是一种演化出了翅膀、发展出了飞翔能力的恐龙。

这样,一切就都明白无误了。我说的就是鸟类,真正的、真实的鸟类。它们与恐龙时代另外一种广为人知的爬行动物翼龙类毫无关系。翼龙类通常又被称作翼手龙类,是一种能够凭借长而瘦削的翅膀(在延长的第四指和后腿之间伸展的皮肤和肌肉膜)在空中滑翔或翱翔的爬行动物。大多数翼龙类都跟我们今天普通的鸟类差不多大,不过也有一些翼龙类的翼展比小型飞机还要宽。它们跟恐龙几乎同时出现在三叠纪的泛大陆上,并在白垩纪结束的时候灭绝。翼龙类不是恐龙,也不是鸟类,它们是恐龙的近亲。翼龙类是第一个演化出翅膀、具备飞行能力的脊椎动物类群。以鸟类的面目出现的恐龙则是第二个。

这意味着时至今日,恐龙仍生活在我们周围。我们对“恐龙已经灭绝”这种说法习以为常,但实际上,超过10000种的恐龙仍然存在。它们构成了我们现代生态系统不可或缺的一部分,同时也是我们的食物和宠物,不过,它们有时会变成“害鸟”,就像海鸥一样。没错,在距今6600万年的白垩纪末期,君王暴龙与三角龙对峙、巴西的巨型蜥脚类和特兰西瓦尼亚迷你恐龙共存的地球陷入一片混乱,绝大多数恐龙都在那时消亡。恐龙的统治宣告结束,一场革命接踵而起,恐龙不得不把自己的王国拱手相让。也有些恐龙经受住了考验,活了下来。这些了不起的幸存者的后代,也就是鸟类,一直生活到了今天。所以说,鸟类是恐龙主宰世界逾1.5亿年后留下的不灭遗产,是一个已经逝去的帝国的遗老。

鸟类就是恐龙这一事实可能是恐龙古生物学家最重要的一项发现。尽管在过去几十年里,我们对恐龙的了解有了长足的进步,但这并不是我们这一代科学家提出的革命性新观念。恰恰相反,这个理论可以追溯到很久以前达尔文生活的年代。

那是在1859年。经过20年的书斋枯坐,达尔文完成了对自己早年随“小猎犬号”进行环球考察时所做的观察笔记的整理和研究。此时,达尔文终于准备好公布自己最惊世骇俗的发现:物种并非一成不变,而是会随着时间的推移不断演化。他甚至还用一套机制来阐释演化,并把这个过程称作自然选择。同年11月,《物种起源》(Origin of Species)一书出版,达尔文在书中把自己的理论全盘托出。

演化的原理是这样的。所有有机体种群中的个体都拥有不同的特征。比如,如果你观察自然状态下的一群兔子,就会发现它们的毛色会略有差异,哪怕它们都属于同一种。有时候,某种变异会带来生存方面的优势,比如,较深的毛色能够帮助兔子更好地伪装自己。这一优势使得具有该特征的个体可以活得更久、繁衍出更多后代。如果这种变异是可遗传的,也就是其后代能获得这种变异,那么久而久之,这种特征就会在整个种群中大量存在,届时,该种群里的所有兔子都会变成深毛色。深色毛发这一特征经过自然选择被保留下来,兔子也就实现了演化。

这个过程甚至可以产生新物种:如果一个种群由于某种原因发生分裂,每个子种群都独立发展,在自然选择的作用下,各自就会演化出不同的特征。终有一日,这两个子种群会因差异过大而出现生殖隔离,那时,这两个种群就成了两个不同的物种。在数十亿年的时间里,地球上的所有物种都是经由这个过程产生的。也就是说,一切生物——不管是现生的还是已灭绝的——彼此之间都存在着亲缘关系,处于同一个巨型家族谱系上的不同分支。

“通过自然选择实现演化”,达尔文的这一理论简洁精妙,影响深远。如今,它被视为理解这个世界的基础理论之一。这个理论可以解释恐龙为何会出现,为何会有如此繁多的种类,不仅能适应大陆漂移、海平面变化、气温变化,消除妄图篡权的竞争对手的威胁,还能统治地球那么长的时间。通过自然选择实现演化的理论,也能解释我们人类出现的原因。而且毋庸置疑的是,这一机制如今仍在发挥作用,就在我们周围,一刻不曾止息。我们对产生抗药性的超级细菌忧心忡忡,总是需要新药来防治会给我们带来伤害的细菌和病毒,都是出于这个原因。

不过,今天仍有一些人在质疑演化的真实性(我不会对此再多说什么),但不管我们之间有何分歧,与19世纪60年代发生的事情相比,都是小巫见大巫。达尔文的这本以优美的散文体写成、普罗大众皆可理解的书引发了轩然大波。一时间,社会上有关宗教、精神性、人类在宇宙中的地位等一些最不容触碰的观点要拿来辩论了。双方以证据自卫,以指责相攻,同时也在寻找能够一锤定音的“王牌”。在达尔文的很多支持者看来,新理论的终极证据就是“缺失的环节”,也就是像定格画面一样展示一种动物如何转变为另外一种动物的过渡化石。这些化石不但可以证明演化在起作用,还能向公众直观地传达这一信息,效果远远好于任何书本或讲座。

达尔文没有等太长时间。1861年,巴伐利亚的采石场工人发现了一种奇怪的东西。他们正在采掘一种可以裂成很多薄片的细颗粒石灰岩,这种岩石在当时被用于平版印刷。一名矿工——姓名已不可考——劈开了一块石板,发现里面有一具动物骨架,距今已有1.5亿年。这种动物如弗兰肯斯坦一般非常奇特:尖尖的爪子,长长的尾巴,像是爬行动物;但同时也有羽毛和翅膀,又像是鸟类。不久,人们在巴伐利亚乡间星罗棋布的石灰岩采石场里又发现了这种动物的化石。有一具骨架化石保存得非常完好。这具骨架像鸟一样有一个叉骨,但它的上下颌又像爬行动物一样布满了锋利的尖牙。不管这是什么动物,有一点似乎可以肯定:它是一种半爬行动物半鸟的生物。

这种侏罗纪混合型生物被命名为始祖鸟,还轰动一时。达尔文在后续版本的《物种起源》中加入了这一证据,以证明只有演化理论才能解释鸟类的悠久历史。这具奇怪的化石也吸引了达尔文一个朋友的注意,他是最卖力支持达尔文的人士之一。托马斯·亨利·赫胥黎(Thomas Henry Huxley)为人所铭记或许是因为他为了描述自己不确定的宗教观点而创造了“不可知论”一词,但在19世纪60年代,人人都知道他是“达尔文的斗犬”。这是他给自己起的外号,因为他坚持不懈地捍卫达尔文的理论,不管是谁说了达尔文的坏话,用拳头也好,用笔头也罢,他都会与之斗争。赫胥黎也认为始祖鸟是过渡性化石,连接了爬行动物和鸟类。但他在此基础上更进一步,他注意到这具化石与在同一个石版石灰岩岩层里发现的另一具化石非常相似,那是一种叫作美颌龙的小型肉食性恐龙。于是他提出了一个非常大胆的观点:鸟类是恐龙的后裔。

争论一直持续到了20世纪。一些科学家认同赫胥黎的观点;另一些则无法接受恐龙与鸟类之间存在联系的说法。尽管美国西部出土了大量新的恐龙化石——有异特龙和蜥脚类这样的侏罗纪莫里森组恐龙,也有地狱溪里众多白垩纪的君王暴龙和三角龙——但似乎仍没有足够的证据能彻底解答这个问题。到了20世纪20年代,一位丹麦艺术家在自己的书里以相当简单的方式论证鸟类不可能来自恐龙,原因显而易见,恐龙没有锁骨,而鸟类是有锁骨的(跟叉骨融合在了一起)。尽管听起来有些荒谬,但在20世纪60年代之前,这种观点相当有影响力(今天我们知道恐龙的确是有锁骨的,因此这一点不成立)。随着“披头士狂热”席卷全球,抗议人士走上街头为南美洲争取民权,战争在越南肆虐,人们在一点上仍能达成共识,那就是恐龙与鸟类没有关系,它们的亲缘关系非常疏远,只是看起来有点儿相像。

覆盖着羽毛的始祖鸟骨架。始祖鸟是化石记录中最古老的鸟类。

然而到了1969年,也就是群情澎湃、奔放热烈的“伍德斯托克之年”,一切都发生了改变。革命已经开始,社会的传统和规范在整个西方世界遭到挑战。反叛精神也渗透进了科学领域,古生物学家开始以不同的眼光审视恐龙。于是,恐龙一改以往头脑简单、颜色灰暗、行动迟缓的形象,变成了生龙活虎、精力充沛的动物;它们凭借聪明才智统治了世界,不再是一种徒占空间、毫无价值的史前生物。而且,从很多角度来看,它们都非常像现生生物,尤其是鸟类。以低调的耶鲁大学教授约翰·奥斯特罗姆(John Ostrom)和他狂放不羁的学生罗伯特·巴克为代表的新一代古生物学家彻底重构了恐龙,甚至提出了一个石破天惊的论述:恐龙营群居生活,其感官高度发达,能照顾自己的幼崽,而且有可能跟人类一样是温血动物。

这次“恐龙文艺复兴”的催化剂是此前几年里出土的一系列化石,由奥斯特罗姆和他的团队在20世纪60年代中期所收集。当时,他们深入蒙大拿州最南端毗邻怀俄明州的地方,勘察一些五颜六色的岩石。这些岩石于早白垩世时期在一个泛滥平原上形成,距今有1.25亿~1亿年的历史。他们发现了1000多块骨头,全都属于一种跟鸟极其相似的恐龙。它的上臂很长,看上去很像翅膀;它的体格轻巧,说明它行动迅疾,精力充沛。在对这些骨头进行了数年研究之后,奥斯特罗姆于1969年宣布,这是一个属于驰龙家族的新物种,并将之命名为恐爪龙。它是伶盗龙的近亲,伶盗龙化石于20世纪20年代在蒙古被发现,亨利·费尔菲尔德·奥斯本(也就是给君王暴龙命名的纽约的那位“过去年代的偏执狂”)描述了这种恐龙,但在系列电影《侏罗纪公园》尚未上映的年代里,它还没有成为一个家喻户晓的名字。

奥斯特罗姆意识到自己的发现将产生深远的影响。他以恐爪龙为据,让赫胥黎“鸟类从恐龙演化而来”的理论起死回生。20世纪70年代,奥斯特罗姆在一系列具有里程碑意义的科学论文中反复论证这一观点,仿佛一名律师拿出不可辩驳的证据严谨细致地为自己的案件辩护。与此同时,曾经师从于他的巴克则采用了另一种方式。这个头戴牛仔帽、发型如嬉皮士,张扬不羁的学者,摇身一变成了一位布道者,坚持不懈地向公众宣传恐龙和鸟之间的联系,宣讲恐龙的新形象:温血、大脑发达、演化史上的成功者。1975年,巴克登上了《科学美国人》杂志的封面故事;20世纪80年代,他的作品《恐龙异说》(The Dinosaur Heresies )一书出版,并取得了极佳的销量。巴克与他的老师截然不同的行事风格导致彼此间摩擦不断,但不管怎样,他们的努力让人们对恐龙的认知发生了革命性的转变。到了20世纪80年代末,大多数古生物学领域的研究者都认同了他们的观点。

驰龙类伶盗龙与原始的有角恐龙原角龙酣战。化石发现于蒙古戈壁沙漠。
图片由米克·埃利森拍摄,德尼斯·芬宁(Denis Finnin)协助。

对“鸟类来自恐龙”的承认衍生出了一个相当具有挑衅意味的问题:奥斯特罗姆和巴克认为,也许现代鸟类最为人所熟知的一些特征最早是在恐龙身上演化出来的。也许像恐爪龙(从骨头和身体比例来看已经非常像鸟了)这样的驰龙类甚至具有鸟类最重要的一个特征:羽毛。毕竟,由于鸟类是从恐龙演化而来的,而且半恐龙半鸟的始祖鸟身上也覆盖着化石化的羽毛,那么羽毛一定是在演化的某个阶段出现的——也许某种生活时代远早于鸟类的恐龙就长有羽毛。此外,如果某些恐龙的确有羽毛,对少数不承认恐龙和鸟之间存在联系的顽固分子来说,这不啻当头一棒。

不过问题在于,奥斯特罗姆和巴克并不能确定,像恐爪龙这样的恐龙是否真的有羽毛。他们手里就只有骨头,诸如皮肤、肌肉、腱、内脏以及羽毛等软组织在经过死亡、腐败和掩埋的摧残后几乎无法形成化石。始祖鸟(奥斯特罗姆和巴克认为这是化石记录中最古老的鸟类)是一个幸运的例外,它在一个平静的潟湖中被迅速埋葬,很快就变成了化石。也许他们永远都没法弄清楚真相到底是什么,于是只能等待,盼着有什么人能在某个地方通过某种途径找到有羽毛的恐龙。

1996年,职业生涯已近尾声的奥斯特罗姆参加了古脊椎动物学会在纽约举办的年会。这里聚集了全球各地的“化石猎人”,他们展示自己的新发现,交流讨论各自的研究。当奥斯特罗姆在美国博物馆闲逛的时候,菲利普·柯里找上门来。柯里来自加拿大,属于从小就被教育“鸟类就是恐龙”的第一批成长在20世纪60年代的人。这个观点让柯里大为着迷。于是,在20世纪八九十年代,他把大部分时间都用来寻找像鸟一样的小型驰龙类化石,足迹遍及加拿大西部地区、蒙古和中国。实际上,他刚刚结束中国之旅回国。在这次旅行期间,他得知有人发现了一块非同寻常的化石。他把自己拍的一张化石照片从口袋里拿出来,请奥斯特罗姆过目。

就是它,一只小型恐龙,身上绕着一圈羽状绒毛形成的“光环”。这只恐龙保存得非常完好,仿佛昨天刚刚死亡。奥斯特罗姆失声大叫,他两脚发软,几乎跌倒在地:终于有人发现了他要找的长羽毛的恐龙。

柯里请奥斯特罗姆看的这块化石——后来被命名为中华龙鸟——只是一个开始。科学家们纷纷赶赴化石发现地——中国东北的辽宁省,脑子里装满了淘金者才会有的疯狂念头。但是,当地的农民才是真正的权威人士。他们对这片土地了如指掌,他们还知道,哪怕就只有一个完美标本,一旦卖给博物馆,得到的回报也比种一辈子田赚得多。没过几年,当地的农民又发现了其他几种有羽毛的恐龙,它们分别被命名为尾羽龙、原始祖鸟、北票龙和小盗龙。20年后的今天,这样的物种已有20多个,个体化石数以千计。这些恐龙生活在一片密林当中,森林周围是古代湖泊形成的“美妙仙境”。然而,这里不断地被火山定期活动所摧毁,“仙境”成了恐龙的绝境。有时,火山喷出的火山灰与水混合后直冲下来,如海啸一般淹没了这块土地,滚滚泥流吞噬了一切。正在进行日常活动的恐龙被泥流包裹,保存了下来,情形跟庞贝古城毫无二致。正因为此,羽毛的细节才这般清晰。

奥斯特罗姆就像一个在等公交车的人:等了几个小时,一辆车也没来;等到车终于来的时候,又一下子来了好几辆。如今,他有了一整个由有羽毛的恐龙构成的生态系统。这也证明了他的理论是正确的:鸟类的确从恐龙演化而来,是包含君王暴龙和伶盗龙在内的这一家族的延伸。在辽宁发现的有羽毛的恐龙如今已是全世界最知名的化石之一,显然,这实至名归。在我看来,就新恐龙的发现而言,其重要性无与伦比。

我在职业生涯中享受过的“特殊礼遇”之一就是参与了对不少辽宁有羽毛恐龙的研究,这些恐龙被保存在中国各地的博物馆里。我甚至还有机会命名并描述一种新恐龙:振元龙,它在本书开篇那几页出现过。振元龙属于驰龙类,大小跟骡子差不多,还长着翅膀。这些出土于辽宁的化石精美绝伦(不只可以摆在国家级历史博物馆里,放在画廊里也毫不突兀),但其意义远不止于此。

正是这些化石帮助我们解开了生物学上最大的谜团之一:演化何以产生出完全不同的全新生命类群,其成员的身体经过重新设计,能够进行令人惊叹的新行为。小巧玲珑、生长迅速、温血而能飞的鸟类由与君王暴龙和异特龙类似的祖先演化而来,这是此类“跳跃”(生物学家们把这种跳跃称为“重大演化转折”)的一个极佳范例。

想研究重大演化转折,得有化石做基础,因为这种现象既不能在实验室里重现,也无法在自然界中观察到。在辽宁发现的恐龙可以作为近乎完美的研究案例。这种恐龙在这里有很多,它们在身体大小、形状和羽毛结构方面呈现出极高的多样性。从长着豪猪一样的翎管、跟狗差不多大的植食性角龙类,30英尺长、身披毛发一样绒毛的君王暴龙的原始亲戚(比如我们在前几章遇到过的华丽羽王龙),到长着完整翅膀、像振元龙这样的驰龙类,甚至还有一些跟乌鸦差不多大、上臂和腿上都有翅膀的“怪咖”,没有一种现生鸟类是这个样子的。每种恐龙都是一幅快照,如果把它们串在一起,放到一棵家族树上,它们就能像放电影一样表现出演化转折的动态情形。

这当中最根本的是,在辽宁发现的化石确认了鸟类在恐龙家族树上的位置。鸟类是一种兽脚类,来自凶猛的肉食者类群,与著名的君王暴龙和伶盗龙同属一类,其同胞中还有很多我们已经提到过的捕食者,比如在幽灵牧场发现的营群居生活的腔骨龙,来自莫里森组的屠夫异特龙,称霸南方大陆的鲨齿龙类和阿贝力龙类。这正是赫胥黎以及后来的奥斯特罗姆大力主张过的理论。辽宁的化石给出了一锤定音的证明,因为鸟类和其他兽脚类之间存在着众多独一无二的共同特征:不仅仅是羽毛,还有叉骨、长有三指又能贴着身体收起的前肢,以及骨骼上的其他相似特征,有上百处之多。没有哪种类群的动物——不管是已灭绝的还是现生的——能跟鸟类或者兽脚类有如此多的共同之处。这毫无疑问地表明,鸟类来自兽脚类,任何其他结论都需要大量的“片面辩护”。

在兽脚类恐龙当中,鸟类属于一个名为近鸟类的先进类群。这些肉食性动物打破了很多人至今仍持有的关于恐龙的刻板偏见,尤其是有关兽脚类的偏见。它们不是君王暴龙那样的巨兽,它们更加小巧,更加灵活,也更加聪明,其大部分成员都跟人类差不多大,甚至还要更小一些。实际上,近鸟类是兽脚类当中与众不同的亚类,它们用祖先的肌肉和个头换取了更大的大脑、更敏锐的感官、更紧凑且更轻盈的骨架,从而拥有了一种更活跃的生活方式。近鸟类还包括奥斯特罗姆发现的恐爪龙、伶盗龙和我命名的振元龙(真的非常像鸟),以及所有其他驰龙类和伤齿龙类。这些恐龙跟鸟类亲缘关系最近。它们全都有羽毛,其中很多都长着翅膀,而且有相当一部分无论是在形体上还是行为上都非常接近现代鸟类。

(左图)带羽毛的驰龙类中国鸟龙,化石出土于辽宁省。中国鸟龙头部简单的丝状羽毛特写(右上),与上臂类似翎管的羽毛(右下)。
照片由米克·埃利森拍摄。

在近鸟类物种版图上的某一位置存在一条线,将鸟类和非鸟类区分开来。跟恐龙与非恐龙的分野(两者分道扬镳可以追溯到三叠纪)一样,鸟类和非鸟类的分野也是相当模糊的。随着一块又一块新化石在辽宁被发现,这条分界线也越发模糊。这其实只是一个语义学上的问题:当代古生物学家把鸟类定义为任何属于包括赫胥黎的始祖鸟、现代鸟类及其侏罗纪共同祖先的全部后代在内的类群的动物。这与其说是反映了生物学上的区别,还不如说是一种传统的延续。按照这个定义,恐爪龙和振元龙位于分界线上稍稍偏向非鸟类一侧的地方。

不过,我们先把这件事放一放,定义会打乱讲故事的节奏。

在所有现生动物当中,鸟类独一无二:羽毛、翅膀、没有牙齿的喙、叉骨、“S”形脖子上灵活摆动的大脑袋、中空的骨头、牙签似的细腿……这个清单可以开列得很长。这些标志性特征决定了鸟类的形体构型,使鸟成为鸟。这种形体构型使鸟类拥有了很多令它们声名远播的超能力:飞翔的能力、极快的生长速度、温血的生理机能、高度发达的智能,以及敏锐的感官。我们想要知道的是,鸟类的形体构型从何而来。

辽宁的有羽恐龙给了我们答案。这个答案值得大书特书:很多被认为是现今鸟类的标志性特征——其构型的组成部分——最初都是在它们的恐龙祖先身上出现的。这些特征绝非鸟类所特有,很早之前就已经在陆生兽脚类恐龙当中演化出来了,与飞行毫无关系。羽毛就是最好的例子(我们一会儿再回头探讨这个问题),但它只是某个更为宏观的规律的一个代表。要明白这一点,我们必须从家族树的底部入手,再向上移动。

我们从鸟类蓝图的一个中心特征开始。又长又直的腿和长着三根细瘦的主要脚趾的脚——现生鸟类剪影的标志——最初于2.3亿年前出现在最原始的恐龙身上。彼时,恐龙的身体正在重塑,以成为可以直立行走、快速奔跑的发动机,这样一来,它们不但能比对手跑得更快,狩猎效率也会更高。事实上,这些后肢特征是所有恐龙都具有的决定性特征。恐龙能够在如此长的时间内主宰世界,这些特征功不可没。

稍晚一些时候,某些直立行走的恐龙(兽脚类王国最早的成员)的左右锁骨融合在了一起,形成了一个新的结构:叉骨。这个看起来很细微的变化使恐龙的肩带变得稳固,让这些行踪诡秘、跟狗差不多大的捕食者在捕获猎物的时候,能更好地吸收冲击力。随着时间的流逝,鸟类又把叉骨当作能在振动翅膀时储存能量的弹簧。不过,这些原始兽脚类无从得知叉骨最后竟能用于飞行,正如螺旋桨的发明者完全不会想到莱特兄弟会把螺旋桨装到飞机上。

几千万年之后,直立行走、胸部有叉骨的手盗龙类——兽脚类的一种——长出了优雅的弧线形脖子,个中原因尚不得而知。我猜可能与搜寻猎物有关。与此同时,一些种类的个头变小,可能是因为变小之后就能占据新的生态位——树木、灌木丛,甚至包括地下的洞穴或潜穴,这些都是令雷龙或剑龙这样的大家伙束手无策的地方。再后来,这些小型、直立行走、长着叉骨、脖子摇来晃去的兽脚类开始将胳膊折叠起来收在身体两侧,也许是为了保护大约在同一时期演化出来的脆弱的翎羽。它们全都属于近鸟类——手盗龙类的一个亚类,也就是鸟类的直接祖先。

这里只举了几个例子,类似的例子还有很多。我想说明的是,当我透过窗户看到那只海鸥的时候,我能根据众多特征一眼认出它是一只鸟,但其中的很多特征并非鸟类独有。恐龙也具备那些特征。

这一规律并不只局限于解剖学方面。很多现生鸟类最具代表性的行为和生理特征也可以追溯到它们的恐龙祖先。其中,一些最有说服力的证据并非来自辽宁,而是来自另外一个上品化石的“宝箱”——蒙古的戈壁沙漠。在过去的二十多年里,由美国自然历史博物馆和蒙古科学院联合组成的一支团队每年夏天都会来到亚洲中部这片广袤荒凉的地带科考。他们收集到的化石(来自晚白垩世,距今8400万~6600万年)为我们了解恐龙和早期鸟类的生活方式提供了前所未有的洞见。

戈壁项目的负责人是美国最杰出的古生物学家之一——马克·诺雷尔。他是美国博物馆恐龙馆的馆长,也是我的博士生导师。马克在南加州长大,留着一头长发,喜爱冲浪,崇拜吉米·佩奇(Jimmy Page),但同时也对收集化石有着难以理解的热情。他在耶鲁大学完成了研究生毕业设计,奥斯特罗姆是他在耶鲁的导师之一。接任一度由巴纳姆·布朗执掌的馆长职位时,他还不到30岁,众所周知,这是全球顶级恐龙研究职位。

在一般人眼里,学者往往迂腐不堪、自视甚高到可笑的地步,但马克则全然不同。他走遍世界,狩猎两种他最熟悉的东西:一种是恐龙,这显而易见;另一种是亚洲艺术品,他亦沉醉其中。他在收集亚洲艺术品的过程中的种种遭遇(往往发生在拍卖行、中国的舞厅、蒙古的毡包、豪华的欧洲酒店,以及脏兮兮的酒吧)令人难以置信,简直不像真的,因此他成了我所认识的最会讲故事的人之一。几年前,《华尔街日报》刊登了一篇称颂马克的文章,称他是“活着的人当中最酷的家伙”。从着装打扮上看,他活脱脱就是嬉皮士版安迪·沃霍尔(Andy Warhol)(他的另一位崇拜对象)。马克的办公室下临中央公园,极其奢华,藏有众多古代佛教艺术珍品,让很多博物馆都自叹弗如。他远赴沙漠也不忘带上便携式冰箱,这样他就能在进行野外考察的同时制作寿司了。把他称为“全球最酷的家伙”就够了吗?我想还是请大家来评判吧。

马克·诺雷尔展示他在潮湿地带收集化石时的惯用招数:把包裹着化石的石膏外壳淋上汽油,然后点燃。
图片由艾诺·图莫拉(Aino Tuomola)提供。

一只正在保护自己巢穴的窃蛋龙化石,由马克·诺雷尔收集于蒙古。

不过有一件事我能确认,那就是马克是全世界最优秀的导师。他绝顶聪明,思路开阔,总是鼓励他的学生提出有关演化原理的根本性问题,比如,恐龙是如何变成鸟的?他不会事必躬亲,也不会贪他人之功,他总是在努力吸引那些胸怀大志的学生,向他们提供最惊艳的化石,然后就退到一旁。还有一点值得记上一笔,那就是他从不让学生付啤酒钱。

我和马克的很多学生都是靠着研究他千辛万苦从戈壁带回来的恐龙来构筑自己的职业生涯的。在这些恐龙当中,有被骤洪吞没的骨架,那是仍在巢中孵蛋的成年恐龙。这种行为跟我们今天所知的鸟类一样。这表明,鸟类从恐龙祖先那里遗传了超强的育儿技能,此类行为至少可以追溯到一些小型、有翅、颈项弯曲的手盗龙种群。马克的团队还发现了恐龙的头骨,包括保存得非常完好的伶盗龙和其他手盗龙的颅骨。CAT扫描(最先进行CAT扫描的是马克以前的学生埃米·巴拉诺夫,我们在第六章提到过她)显示,这些恐龙脑容量非常大,前脑部分在额部膨大,正是这种巨大的前脑让现生鸟类如此聪明。它还充当了鸟类飞行时的计算机,使鸟类能够完成高度复杂的任务:一边飞行,一边在复杂的3D(三维)高空世界中找到正确的路。我们还没有完全弄清为什么这些手盗龙类能有如此发达的智力,但戈壁的化石告诉我们,鸟类的祖先在飞上天空之前就已经很聪明了。

这个清单还可以继续开列。在戈壁和其他地方发现的无数兽脚类的骨头都是中空的,里面有气囊结构,我们在前面提到过,这表明这些恐龙拥有效率极高的让空气单向流动的肺,在吸气和呼气的时候都能供氧。对鸟类而言,这项了不起的特征为它们提供了足够的动力,以维持高能耗的生活方式。恐龙骨骼的这种显微结构表明,很多种恐龙——包括所有已知的兽脚类——的生长速度和生理特征都介于爬行动物(生长缓慢、冷血)和现生鸟类(生长迅速、温血)之间。因此我们知道,最初的让空气单向流动的肺和相对较快的生长速度早已出现,比鸟类飞上天空要早一亿多年。那些最早的能高速奔跑的长腿恐龙已经拥有了一种新的生活方式。它们是干劲十足、精力充沛的家伙,跟它们战场上的对手——懒散的两栖类、蜥蜴和鳄类——完全不同。我们甚至知道,鸟类典型的睡觉姿势,以及它们将自己骨骼内的钙质转为蛋壳的能力也都是承袭自恐龙。早在鸟类诞生之前,恐龙就已经具备了这些特点。

因此,我们所理解的鸟类形体构型,并不是一成不变、像乐高积木那样在演化的过程中一个方块一个方块地组合到一起的。同样地,现生鸟类在行为、生理和生物方面的典型特征也是如此。羽毛亦如是。

每次来到中国,我都会抽出时间去见徐星。他文质彬彬、和蔼可亲,出生于新疆的一个贫寒家庭。新疆位于中国西部,丝绸之路就经过这里。跟大多数西方的儿童不一样,徐星小时候对恐龙毫无兴趣。他甚至不知道世界上曾有恐龙的存在。后来,他获得了一笔丰厚的奖学金,可以去北京读大学。学校告诉他,他要读的是古生物学,这是他从未听说过的学科。徐星服从了要求,并真的喜欢上了这个专业。之后,他又远赴纽约,在马克·诺雷尔的门下深造。如今,他已是全世界最了不起的“恐龙猎人”。他命名的新恐龙超过了50种,当今世上无人能与之相提并论。

跟马克在美国自然历史博物馆塔楼中的总统套房相比,徐星在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的办公室显得很寒酸。但他的办公室里有一些令人叹为观止的化石。除了自己找到的恐龙,他还不断收到来自中国各地的农民、建筑工人和其他形形色色的人找到的化石。其中很多都是新找到的来自辽宁的有羽毛恐龙。每次我去拜访他,走到他的办公室门口,我的肾上腺素就开始飙升,那心情就像孩子来到玩具店一样。

我在徐星的办公室里看到的化石讲述了羽毛演化的故事。与鸟类身体的其他部分或其他生物学特征相比,羽毛要重要得多。它可以帮助我们理解鸟类(以及很多鸟类独有的能力,比如飞翔)从何而来。羽毛是自然的终极版瑞士军刀,用途广泛,可以用来展示、保温、保护蛋和雏鸟,当然还有飞翔。事实上,由于翅膀的用武之地非常多,我们很难判断羽毛最初被演化出来是为了实现哪项功能,我们也不知道羽毛是如何演变成飞翼的,但在辽宁发现的化石为我们提供了一种思路。

羽毛并不是在鸟类初登舞台之时凭空出现的,而是在它们的恐龙祖先身上最先演化出来的,甚至所有恐龙的共同祖先也可能是有羽毛的。我们并不能肯定,因为我们无法直接研究它们的祖先,但这个推论是建立在这样一个观察之上的:来自辽宁的很多保存完好的小型恐龙——除了中华龙鸟这样的肉食性兽脚类恐龙,还有鹦鹉嘴龙这种体形很小的植食性恐龙——都包裹着某种形式的覆盖物。这些种类各异的恐龙或是各自独立演化出羽毛(这种可能性不大),或是从某个远祖那里将羽毛继承。不过,这些最初的羽毛看起来跟现生鸟类的翎管大不相同。中华龙鸟和大多数辽宁恐龙身上的那层东西更像是绒毛,由成千上万像毛发一样的丝状结构组成,古生物学家把这种结构称为原始羽毛。这些恐龙不可能会飞——它们的羽毛太简单了,而且它们连翅膀都没有。因此,最初的羽毛一定是出于什么别的目的演化出来的。这些小型、像毛丝鼠一样的恐龙也许用羽毛来保持体温,或者用羽毛来伪装自己的身体。

对大多数恐龙(我在徐星的办公室和中国其他博物馆里看到的绝大多数恐龙)来说,有一层绒毛或者刚毛状的羽毛就够了。但是,在其中一个亚类里——长着叉骨、脖子弯曲的手盗龙类——这种成绺的毛变得越来越长,并且开始分叉,先是简单地长成一簇,然后变成更有序的羽枝序列,从中心的一个轴向侧边伸展。于是,翎管(在科学术语里称为正羽)就诞生了。这些更加复杂的羽毛沿着每只上臂层层排列,就形成了翅膀。很多兽脚类恐龙,尤其是手盗龙类,拥有形状各异、大小不同的翅膀。一些恐龙,比如属驰龙类的小盗龙(徐星命名并描述的最早的有羽毛恐龙之一),甚至在两条胳膊和两条腿上都长出了翅膀,这一特征还未见于当今的鸟类。

毫无疑问,羽毛对飞行来说至关重要。羽毛是提供升力和推力的不对称飞羽。正因如此,很久以来人们认为,翅膀之所以被演化出来,就是专门用于飞翔;有些手盗龙类把原始的恐龙绒毛变成了一层又一层的正羽,是因为它们正在对自己的身体进行微调,将之变成飞机。这种解释与直觉相符,但很有可能是错误的。

2008年,一支由加拿大的研究人员组成的团队在艾伯塔南部劣地进行勘察。这片区域满是暴龙类、角龙类、鸭嘴龙类和其他晚白垩世仍生活在北美洲的恐龙。团队的领队也是一位彬彬有礼、温柔可亲的科学家——达拉·泽勒尼茨基,她是世界级的研究恐龙蛋和恐龙生殖的专家之一。她的团队发现了一种大小跟马差不多的似鸟龙类。这是一种长着喙、杂食、像鸵鸟一样的兽脚类,身体覆盖着稀疏的深色条纹,其中一些条纹似乎一直延伸到了骨头上。达拉带着挖苦的笑容对队员们说,如果这是在辽宁,那他们就可以把这些东西称作羽毛了,还能宣布一项能够改变学术生涯的发现。但这些不应该是羽毛。这只似鸟龙埋葬在河流沉积形成的砂岩之中,而不是在类似辽宁的剧烈火山活动创造的完美条件中被快速掩埋起来的。更何况,北美洲此前从未发现过有羽毛的恐龙。

达拉·泽勒尼茨基在蒙古收集恐龙化石。

一年之后这个笑话就寿终正寝了。当时,达拉和她的团队——她的丈夫弗朗索瓦·塞里恩(François Therrien)也是团队成员,他是一位恐龙生态学专家——发现了又一只几乎完全相同的恐龙。它埋葬在砂岩里,周身有棉花糖一样的绒毛。其中必有蹊跷。于是,两人走进皇家泰瑞尔古生物博物馆(弗朗索瓦是博物馆的一位馆长)的仓库,打算查看藏品中其他似鸟龙的化石。在这里,他们又发现了一具长着绒毛的骨架,该骨架发现于1995年——一年之后,菲利普·柯里拍下了辽宁第一只长羽毛的兽脚类恐龙的照片,并把照片拿给约翰·奥斯特罗姆看。而1995年前后在艾伯塔挖到该化石的古生物学家还不知道,恐龙的羽毛竟然能被保存下来。但达拉和弗朗索瓦能判断出来,这三只似鸟龙的成簇绒毛在尺寸、形状、结构和位置方面,与很多发现于辽宁的兽脚类恐龙的羽毛相差无几。这只可能意味着一件事:他们已经发现了北美洲第一批有羽毛的恐龙。

达拉和弗朗索瓦发现的这些似鸟龙不只长了羽毛,它们还有翅膀。可以清楚地看出,在它们上臂骨上附着大型羽片的地方有黑色的斑点。整条臂上都整齐地排列着一条一条的点画线。不过,这只恐龙绝不可能会飞。它太大了,也太重了;它的上臂太短,翅膀太小,无法提供足够大的表面积以将自己托举到空中。此外,它也没有发达的、能为飞行提供动力的胸肌(现生鸟类的胸肌能为飞行提供动力,面积很大);它也没有不对称飞羽(主尾羽比尾羽更短,更坚硬),要想承受高速穿过气流产生的巨大作用力,这种羽毛不可或缺。而且,在辽宁发现的很多长翅膀的兽脚类也都是这样的,振元龙也不例外。没错,它们有翅膀,但它们的身体很重,翅膀也小得可怜,如此弱不禁风的身体结构根本不适合飞行。

不过,恐龙究竟为什么会演化出翅膀呢?这似乎是个无法解开的谜团,但我们必须记住,现生鸟类的翅膀除了飞行,还有很多其他用途(正因如此,那些不会飞但又有翅膀的鸟类,比如鸵鸟,并没有将上臂完全退化掉):可以用于展示,以吸引异性或恐吓竞争对手;可以当作平衡装置,以助攀爬;可以充当鳍,以助游泳;还可以用作毛毯,给巢里的蛋保温。翅膀的出现可能是出于上述任意一种原因,也有可能是为了实现另外一种完全不相干的功能,但最有可能的似乎是为了展示,我们在这方面拥有的证据越来越多。

我在纽约跟马克·诺雷尔读博士的时候,雅各布·温特(Jakob Vinther)正在离我们往北约几小时车程的耶鲁念书,就读于奥斯特罗姆执教的系。后者在2005年去世之前一直在那里任教。雅各布来自丹麦,他那维京人的身体特点足以为证:高个子,褐金色的头发,乱蓬蓬的长胡子,一双炯炯有神的典型北欧人的眼睛。雅各布原本并未打算研究恐龙,因为他最痴迷的是寒武纪——一个比恐龙在地球上出现早了几亿年的时期,当时海洋正在经历生命的大爆发。在研究这些远古动物的时候,雅各布开始思考,微观尺度的化石是如何保存的。他用高倍显微镜观察大量不同的化石,并意识到,很多化石都保留了各种不同的小型泡状结构。将之与现生动物的组织进行对比,结果表明,这些结构是黑色素体,也就是含有色素的细胞结构。不同大小和形状的黑色素体对应着不同的颜色(比如香肠状对应黑色、肉丸状对应锈红色等),雅各布据此认为,通过观察化石化的黑色素体,就能判断出史前动物活着的时候是什么颜色。总有人会说,这不可能,但雅各布证明了这些专家的说法是错误的。在我看来,这算得上我见证的古生物学家做过的最聪明的事之一。

雅各布自然就打算去看一看新发现的有羽毛恐龙。他想的是,要是羽毛保存得足够好,可能就会含有黑色素体。雅各布和他在中国的同事把在辽宁发现的恐龙逐个放到显微镜下观察,事实证明,他的直觉是对的。他们发现黑色素体随处可见,有着不同的形状和大小,方向各异,分布不均,这表明这些长着翅膀但不会飞的恐龙有着彩虹一般色彩斑斓的羽毛。有些羽毛甚至是泛着虹彩、闪闪发光的,跟现代那些光泽闪亮的乌鸦一样。这种五颜六色的翅膀无疑是完美的展示物,如同孔雀那华丽到无以复加的尾巴。尽管这并不能确凿地证明这些恐龙也是利用翅膀做展示,但无疑是相当有力的旁证。

在所有这些证据——最初在恐龙身上演化出来的既大又笨的翅膀不能用于飞行,这些翅膀颜色花哨、富有装饰意味,现生鸟类将翅膀用于展示——的支持下,一种全新而大胆的假说诞生了。起初,翅膀是为了用于展示而被演化出来,好似从上臂上延展出来的广告牌,而且有些恐龙的腿上甚至尾巴上都长了翅膀,比如小盗龙。然后,这些长着时髦翅膀的恐龙发现,按照牢不可破的物理定律,这么大的表面积肯定会产生升力、阻力和推力。最早的长翅膀的恐龙,比如跟马差不多大的似鸟龙,甚至是包括振元龙在内的大多数驰龙类,都很可能认为,这些“广告牌”产生的升力和阻力相当讨厌。毕竟,翅膀产生的升力根本不足以把体积那么大的动物带到天上去。但对较为先进的近鸟龙类(它们拥有较大的翅膀和较小的个头这一梦幻组合)来说,这些“广告牌”能够实现某种空气动力学的功能。如今,这些恐龙能够在空中来来去去了,尽管最初会有些笨拙。飞行已经演化出来,而这个功能的出现,完全出于偶然。“广告牌”于是变成了飞翼。

我们发现的化石越多(尤其是在辽宁发现的化石),故事就变得越复杂。飞行的早期阶段显得相当混乱。没有有序的进步,也没有演化的行进,也就是说,没有哪种恐龙亚类不断提升飞行技能,成为越来越优秀的“飞行家”。相反,演化过程中出现了这样一类恐龙:身材小巧、有羽毛、有翅膀、生长迅速、呼吸效率高。也就是说,它们拥有在空中嬉戏需要的全部条件。恐龙的家族树上仿佛出现了一个区域,位于该区域的恐龙能自由地进行各种实验。有一种可能的解释是,飞行并行演化出多种模式,这些不同种的恐龙(飞翼和羽毛的排列都不同)发现,当它们从地面向上跳、腾跃上树或者在枝杈间跳跃的时候,翅膀会产生升力。

恐龙当中的“滑翔者”只能依靠气流被动上升。毫无疑问,小盗龙可以滑翔,它上臂和腿上的翅膀足够大,能使身体升到空中并给予足够的支撑。这绝非只是猜测,已经有实验证实了这一点。科学家构建出了解剖学特征准确又与原物等大的模型,并把它们放到风洞里,这些模型不但能非常听话地浮在空中,而且能很好地在气流中滑翔。还有一种恐龙可能也会滑翔,但滑翔的方式跟小盗龙截然不同。奇翼龙(Yiqi)可能是迄今发现的最古怪滑稽的恐龙。这种恐龙非常小,长着翅膀,但它的翅膀不是由羽毛构成的。相反,跟蝙蝠一样,它的手指和身体之间覆盖着一层翼膜。这种翼膜肯定是用来飞行的,但却缺乏弹性,不能主动扇动,因此唯一的可能的飞行方式就是滑翔。小盗龙和奇翼龙的翅膀配置如此不同,十分有力地证明了不同种类的恐龙演化出了不同的飞行模式,彼此独立、互不干扰。

其他带羽毛恐龙则以另外一种方式开始飞翔——鼓翼。这种方式叫作动力飞行,因为要通过拍打翅膀主动产生升力和推力。数学模型显示,一些非鸟类恐龙很可能是通过拍打翅膀飞翔的,包括小盗龙和属于伤齿龙科的近鸟龙。这两种恐龙的翅膀都足够大,身体也足够轻,因而拍打翅膀可以为它们在空中的飞行提供足够的动力,至少理论上是如此。最初的尝试很有可能相当笨拙,因为这些恐龙没有发达的肌肉或充沛的体力,无法长时间停留在空中,但它们为日后的演化提供了一个起点。如今,有了这些长着大翅膀、小身体的恐龙翩然来去,自然选择就能够发挥作用,对这些动物做出修改,让它们成为更优秀的飞行家。

在拍打翅膀的恐龙谱系中,有一支(可能是小盗龙或近鸟龙的后代,也可能是单独演化出来的)的身体变得越来越小,胸肌越来越大,上臂大大伸长。它们扔掉了尾巴和牙齿,抛弃了一侧卵巢,并让骨头越发中空,以减轻身体的重量。它们的呼吸效率更高、生长速度更快、代谢率更进一步提高,因而成为完全的温血动物,能够一直保持较高的体温。而且每经过一次演化增强,它们的飞行能力就得到提升,有的能在空中连续停留几个小时,还有的甚至能突破氧气稀少的对流层上部,飞越高耸入云的喜马拉雅山。

正是这些恐龙变成了今日的鸟类。

演化让鸟类从恐龙中诞生。而且正如我们所知,这一过程非常缓慢,兽脚类恐龙的一支需要数千万年的时间才能一点一点获得当今鸟类的关键特征和行为。君王暴龙不会在一天之内突变成鸡,这种转变过程是一步一步发生的,从家谱上看,恐龙和鸟类形成了一种你中有我、我中有你的关系。伶盗龙、恐爪龙和振元龙在系谱上的“非鸟”一侧,但如果它们能活到今天,很可能会被认为是另外一种鸟,不会比火鸡或鸵鸟显得更奇怪。它们有羽毛、有翅膀、守护巢穴、照顾幼鸟,有些还能飞上那么一会儿。

在恐龙逐一演化出鸟类标志性特征的这几千万年里,不存在“一盘大棋”,不存在更伟大的目标。没有什么力量能指引演化过程,让这些恐龙能更顺利地适应天空生活。演化只发生在当下,自然选择会筛选出能让某种动物在某时某地取得成功的特征和行为。飞翔无非一种机缘巧合,甚至可以说,只是到了不可避免会发生这件事的节点。如果演化制造出一种体形小、上臂长、大脑发达、带羽毛以保暖、长翅膀以吸引异性的猎手,那么离这种动物开始拍打翅膀升上空中就指日可待了。在那一刻,通过与一种能拍打翅膀的恐龙(它掌握了笨拙的飞行技巧,要努力在这个恐龙吃恐龙的世界生存下去)合作,自然选择就能发挥作用,并开始塑造其后代,让它们更善于飞翔。每进行一次升级,它们的飞行能力就提升一个档次,可以飞得更好、更远、更快,直到现代鸟类出现。

这次漫长转型的顶点是生命史上一个翻天覆地的事件。演化终于成功地组装出一只体形小、长翅膀、会飞的恐龙,一项了不起的新技能就此解锁。最初的鸟类开始了疯狂的多样化进程,原因或许在于,它们演化出了一种新能力,能够侵入新的栖息地,拥有一种与前辈不同的生活方式。我们能在化石记录中看到这一突如其来(相对而言)的变化。

作为自己博士项目的一部分,我跟两位“数字处理师”联手,评估演化速率在恐龙向鸟类转变的过程中是如何变化的。格雷姆·劳埃德(Graeme Lloyd)和汪良(Steve Wang)是古生物学家,但我不知道他们俩是否收集过哪怕一块化石。他们是一流的数据统计师,也就是能在电脑前一坐就是几个小时的数学天才,写代码、跑分析,乐此不疲。

我们三人联手设计了一种新方法,用以计算动物骨骼特征的改变速度有多快(或多慢),以及谱系上不同分支的变化速率有什么不同。我们从新的、庞大的鸟类和它们的兽脚类近亲的谱系(马克·诺雷尔和我联合制作)入手。接下来我们建立了一个大型解剖学特征数据库,包含了这些动物所具有的不同特征,比如,有些种类有牙齿而有些种类有喙。把这些特征的分布情形在谱系上描绘出来,我们就能发现一种性状在哪里变成了另外一种性状,牙齿何时消失,喙何时出现,如此等等。我们还能看出,谱系上的每一分支发生了多少次变化,通过化石定年,还能弄清每一分支出现了多长时间。变化与时间的比值就是速率,由此我们可以测出每一个分支的演化速度。之后,利用格雷姆和汪良的统计学专长,我们可以检测出,在恐龙向鸟类转变过程中的某些特定时间段或谱系上的某些类群,是否有着更高的变化速率。

结果非常明确,可以说,这是我见到过的统计软件所能给出的最具确定性的结果:大多数兽脚类恐龙的演化速率都相当普通,与背景速率差异不大,然而能升上空中的鸟类一出现,演化就驶上了“快车道”。最初的鸟类演化远远快于其恐龙祖先和其他亲戚,并且在此后的数千万年里保持了这一加速演化的趋势。与此同时,其他研究也已表明,在谱系上这个时间点附近,出现了体形突然缩小的现象,四肢的演化速率也突然升高,因为最初的鸟类正迅速变小,其上臂越来越长,翅膀越来越大,这样它们就能更好地飞行。尽管从恐龙到能飞的鸟类之间经历了数千万年的时间,但此时,事情的进展非常快,鸟类正展翅高飞。

离徐星在北京的办公室没多远,有另外一间工作室。这里更加明亮,也没有那么肃穆,不过化石要少一点儿。这是邹晶梅(Jingmai O'Connor)工作的地方,不过她在这里做兼职。办公室里的化石不多,原因在于邹晶梅研究的是辽宁的鸟类,也就是在带羽毛恐龙头顶上振翅高飞的飞行家,而这些鸟类的化石大多数都是镶嵌在石灰岩板里的,因此,她可以通过电脑屏幕上显示的照片对化石进行描述和测量。这就意味着,她完全可以在家办公。她的家藏在胡同深处,所谓胡同,是由单层石制住宅彼此相连构成的传统街区,有窄巷贯穿其中。如今在北京,这样的胡同所剩不多了。科研之外,她把很多时间都用来逛胡同,或是在这个突然新潮起来的首都的时髦酒吧里谈天说地,有时甚至会客串一次DJ(音响师)。

邹晶梅自称“古生物达人”,这个名号相当贴切,她本人也是一副“时尚达人”范儿:豹纹莱卡、穿洞和文身,所有这些在夜店里都非常自然,但在学术圈那群古板正统的人里就显得标新立异(当然这没什么不好)。她出生在美国南加利福尼亚州,有一半爱尔兰血统和一半中国血统,精力超级充沛——上一秒还在三言两语发表毒舌评论,下一秒就开始滔滔不绝、慷慨激昂地讨论政治问题,接下来还会讨论音乐、艺术或是洋溢着强烈个人色彩的佛教哲学观点。当然,她还是全球首屈一指的研究那些从恐龙演化而来、挣脱大地束缚飞上天空的早期鸟类的专家。

恐龙时代生活着很多鸟类。最初拍打翅膀的飞行者必定是在1.5亿年前的某个时间出现的,因为始祖鸟——赫胥黎的“弗兰肯斯坦生物”——已经有1.5亿岁了。而且据我们所知,它仍然是化石记录中最古老的真正的鸟类,能够进行动力飞行,这一点毫无争议。在侏罗纪中期的某一时间(约1.7亿到1.6亿年前),一种体形小、有翅膀、能鼓翼飞行的真正鸟类很有可能已经演化出来。也就是说,在大约1亿年的时间里,鸟类与先于它们出现的恐龙共同在地球上生活。

1亿年已经足以实现程度很高的多样化了,特别是,早期鸟类的演化速度比其他恐龙快得多。邹晶梅研究的辽宁鸟类是“中生代鸟园”的一幅缩影,是对鸟类在演化史初期正在做什么的最佳描绘。全中国的中间商和博物馆馆长每周都给邹晶梅和她在北京的同事寄照片,照片上通常是东北的农民在土地中新发现的鸟类化石。在过去的20年里,此类化石报告已有几千次,而且鸟类化石比小盗龙或振元龙这样的有羽毛恐龙要常见得多。原因可能在于,大规模火山爆发产生的毒气使大量原始鸟类窒息而亡,它们柔软的尸体落入湖中或森林里,被含有火山灰的软泥掩埋,而同时被埋下的,还有长羽毛的恐龙。

邹晶梅打开电子邮件,下载照片,然后就会发现自己正盯着一种全新的鸟类。这样的事情每周都在发生。

(左)燕鸟,一种真正的鸟类,能通过拍打带羽毛的翅膀飞翔。化石出土于辽宁省。(右)邹晶梅,全球首屈一指的古鸟类化石专家。

鸟类的种类之多不可胜数。邹晶梅几乎每一两个月就会命名一种新鸟类。它们有的生活在树上,有的生活在地上,还有的像鸭子一样生活在水中或水边。其中的一些鸟类仍有牙齿和长尾,继承自它们长得像伶盗龙的祖先,也有一些鸟类像现生鸟类一样,身体极小,胸肌发达,短尾,翅膀非常有力。与此同时,跟这些鸟类一起滑翔或者笨拙地拍打翅膀的,是一些正在尝试飞行的恐龙,比如四翼的小盗龙、像蝙蝠一样拥有翼膜的恐龙,等等。

这基本上就是6600万年前的情形。鸟类的全部成员以及其他会飞的恐龙都在那里,在空中滑翔或拍打着翅膀,而君王暴龙和三角龙则在北美洲短兵相接,鲨齿龙类在赤道以南的地方追逐着巨龙类,袖珍恐龙在欧洲诸岛悠游度日。它们目睹了接下来发生的事,那一刻几乎让所有的恐龙就此绝迹。只有一小部分最高级、适应能力最强、最善于飞行的鸟类在这次大屠杀中幸存,直到今天仍然生活在我们身边,比如我窗外的那些海鸥。

上一章 封面 书架 下一章