
近来,恐龙书籍变得更加色彩斑斓,往昔暗淡的绿色、棕色和灰色被鲜艳的色调、条纹和图案所取代。这在很大程度上是艺术创作的自由。虽然化石可能会在大小和形状上限制艺术家的创作,但它们尚未提供任何关于颜色的信息。不过,这种情况正在开始改变。
一些小型肉食恐龙的化石上覆盖着细丝,这些细丝被广泛认为是羽毛的前身。在这些细丝中,一支由中英科学家组成的团队发现了黑素体的独特迹象,黑素体是部分负责现代鸟类羽毛颜色的微小结构。
黑素体富含黑色素,这种色素的颜色范围从暗淡的黑色和灰色到红棕色和黄色。它们在恐龙细丝中的存在使张福成得以在恐龙灭绝数百万年后开始拼凑出这些动物的颜色。例如,张福成认为小型捕食者中华龙鸟的尾巴上“栗色至红棕色”的条纹,背部可能也有类似颜色的羽冠。与此同时,早期鸟类孔子鸟即使在同一根羽毛上也有黑色、灰色、红色和棕色等多种色调。
张福成的发现也为一场关于“有羽毛”恐龙本质的争论又添了一把火。精美的化石,主要来自中国,表明有几种恐龙拥有类似于现代鸟类能飞翔的羽毛。像尾羽龙和四翼小盗龙这样的物种拥有真正的羽毛,其不对称的羽片围绕着中央羽轴排列。
其他物种,例如
中华龙鸟、近鸟龙、北票龙
,甚至像
和
鹦鹉嘴龙,
皮肤部分覆盖着更简单的细丝(“恐龙绒毛”)。这些更具争议性。许多团体将这些细丝视为原羽毛,是鸟类精美羽毛的进化前身。但少数人仍然将其解释为退化的胶原蛋白纤维,胶原蛋白是一种增强动物皮肤的蛋白质。

但如果张福成是对的,那么胶原蛋白假说可能就此终结了。他的研究表明,中华龙鸟细丝中的黑素体与早期鸟类真正羽毛中的黑素体以相同的方式保存下来。这证明了这两种结构之间存在联系。
在电子显微镜的极端放大下,张福成观察了恐龙中华龙鸟和近鸟龙的细丝,以及早期鸟类孔子鸟的真实羽毛。显微镜显示出许多长度小于一微米的小结构。它们的形状和大小与现代鸟类的黑素体相同。它们包括两大类。棕黑素体呈球形,产生红棕色或黄色的棕黑素,而真黑素体则更呈杆状,产生黑灰色的真黑素。


黑素体是极其坚韧的结构。它们比羽毛和毛发的角蛋白更能抵抗化学和物理降解。尽管如此,批评者无疑会争辩说,这些微观结构根本不是黑素体,而是细菌,它们的细胞后来被沉积物取代了。张福成对此做好了准备,并提出了几条证据来回应他的怀疑者。
首先,它们出现在羽毛和细丝的“内部”,而不是以薄膜的形式附着在外面。它们也出现在化石的相同部位,就像现代羽毛一样。它们以相同的模式排列——特别是真黑素体,“密集排列并高度对齐”。在某些情况下,化石羽毛明显被色素带条纹,而所谓的真黑素体只出现在深色条纹中,这正如你所预料的。细菌没有理由如此均匀分布——它们更有可能在整个结构上形成一层均匀的薄膜。
张福成在解释中毫不留情,他说黑素体“明确无误地”表明这些细丝不是胶原纤维。相反,它们“可能是真正羽毛的进化前体”。现在我们开始对这些前体的颜色有了初步的了解。
这并非首次利用化石黑素体来推断灭绝物种的颜色。2008年,耶鲁大学的雅各布·文瑟在白垩纪鸟类的化石羽毛中发现了这些色素结构,并得出结论,它可能拥有黑白条纹。去年,文瑟报告称,另一根化石羽毛中的黑素体层会使其具有彩虹般的虹彩光泽,就像八哥翅膀上的光泽一样。卡尔·齐默在《纽约时报》上报道了该故事。
文瑟的两篇论文都提到了使用相同技术以准确的特艺彩色重建恐龙的可能性。现在看来,这个希望正在成为现实。但尽管文瑟对张福成发现的黑素体深信不疑,但他对颜色的推断却更为怀疑。他说:“仅仅根据一个样本就说中华龙鸟是红棕色的,这有些牵强。”我们甚至不知道现代鸟类黑素体的分布如何导致特定的颜色。“在没有量化这些知识的情况下,我们无法预测化石中的特定颜色,也许除了黑色。所以我们离给恐龙上色还很遥远。”
然而,文瑟仍然保持乐观。“我只能说未来充满希望。最终我们会有特艺彩色的恐龙。我们目前正在认真为此努力。”
弄清恐龙的颜色不仅仅是出于好奇心。鸟类羽毛的颜色影响其保持凉爽、伪装以躲避捕食者或猎物以及与配偶和竞争对手交流的能力。通过这种方式,更好地了解恐龙的颜色可以为我们提供更多关于这些最具启发性的动物如何生活的线索。
这项新研究的合著者迈克·本顿说:“至少对于中华龙鸟这种最原始的有羽毛恐龙来说,拥有一条橙色和白色条纹的尾巴意味着某种‘展示’,但无论是用于警告还是求偶,我们都无法确定。”
参考文献:Zhang et al. 2010. Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds. Nature doi:10.1038/nature08740
图片:赵闯和邢立达的中华龙鸟画作;北京古脊椎动物与古人类研究所和布里斯托大学的孔子鸟图片;南京地质古生物研究所和布里斯托大学的中华龙鸟图片;布里斯托大学的斑马雀图片。
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