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恐怖,再来一次

当那些迅速奔跑的两足恐龙灭绝后,世界上再也没有出现过它们的身影——直到一只巨大的杀手鸟,长着手臂而非翅膀,冲上舞台。

作者:Carl Zimmer
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此刻,饥饿的公众正在饕餮着另一块恐龙肉,非官方地称为《侏罗纪公园2》。是什么解释了其数十亿美元、多媒体特许经营权的成功?部分原因在于我们对死亡和复活的痴迷:尽管恐龙在6500万年前消失了,但人们仍然被这些巨兽归来的不可能梦想所吸引。部分原因在于恐龙确实是巨兽,它们是地球上现已消失的那种可怕捕食者中的一员。当然,古生物学家喜欢提醒我们,严格来说,恐龙并没有灭绝。落在屋檐上的鸽子,灌木丛中喳喳叫的椋鸟,啄食喂食器的小鸟——它们都是恐龙,就像人类是哺乳动物一样。

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然而,不知为何,这个信息并没有真正被接受。当我们想到恐龙时,我们并不是把它们看作是一个由进化谱系相关联的物种家族。我们以其词源学意义来思考它们,即“可怕的蜥蜴”。有些,像霸王龙,体型可怕;另一些,像迅猛龙——第一部《侏罗纪公园》中迅速掠夺的配角——则以其异乎寻常的捕食优雅弥补了相对较小的身躯。事实上,迅猛龙是恐怖的化身,是我们如此哀悼的典型恐龙类型的一个主要例子:一种跑得飞快、双足站立、完美适应肉食的动物,它能追捕猎物,用划破皮肤的爪子制服猎物,用锋利的牙齿撕扯猎物,并用手臂按住猎物,将其了结。一只乌鸦根本无法弥补它的损失。

因此,恐龙复活故事的广泛吸引力也就不足为奇了。然而,要讲述这样的故事,你不需要一个特效技术人员实验室或一个剧本医生咖啡馆。你所需要的只是一些躺在佛罗里达河底的骨头:它们表明,一种惊人的恐龙式生存方式确实曾被一群鸟类复活过,而且,像原版一样,续集也取得了令人瞩目的成功。事实上,它一直上演到最近。

许多古生物学家现在都接受了鸟类在1.45亿年前的某个时候起源于一种类似于迅猛龙的小型恐龙的观点。最终,手臂变成了翅膀,鸟类主要成为空中生物。有时,某个谱系会重新回到地面,放弃了代谢昂贵的飞行奢侈。一些不会飞的物种——例如渡渡鸟和奇异鸟——出现在僻静的岛屿上,那里的摇摆鸟可以啄食昆虫,而不必担心捕食者的骚扰。另一些则获得了惊人的体型。新西兰的恐鸟,在仅仅200年前灭绝,身高可达15英尺。非洲现代的鸵鸟虽然没有那么高,但仍可达到8英尺;由于狭窄的臀部和长腿,它们能以每小时50英里的速度奔跑。然而,它们的饮食倾向于种子和叶子,所以它们用其强大的身体来逃避捕食者,而不是追逐猎物。它们满足于啄食的生活。

在19世纪80年代,阿根廷的古生物学家开始挖掘一种截然不同的陆生鸟类化石。这些生物就像鸟类中的线卫。它们身高六英尺,体重达350磅。它们的脖子粗如树桩,两英尺长的头部几乎全是喙,大脚尖端有四英寸长的爪子。从未发现过翅膀化石,但古生物学家认为,与大多数不会飞的鸟类一样,它们的翅膀是退化的。这些动物当然不是食草动物。它们奔跑的速度几乎与鸵鸟一样快,古生物学家们想象它们从高草丛中突然冲出伏击猎物,用脚猛抓和踢打受害者,并用巨大的喙将它们撕裂。可以理解,这些不会飞的猎手被称为“恐怖鸟”。

这种掠食性谱系最早无可争议的化石距今已有2400万到2900万年,出土于南美洲南端的巴塔哥尼亚。这片大陆为恐怖鸟的演化提供了特别有利的环境。数千万年来,它一直完全孤立,直到300万到400万年前,巴拿马地峡出现并将其与北美洲连接起来。在漫长的孤立岁月中,南美洲是各种奇特哺乳动物的家园,包括小型马和巨型地懒。那里没有我们熟悉的胎盘哺乳动物捕食者,如美洲豹或狼;相反,顶级哺乳动物捕食者的位置由有袋动物占据,它们进化成了外观与鬣狗和剑齿虎惊人相似的物种,尽管速度和效率不及后者。一旦地峡形成,这些高效的杀手最终抵达南美洲;不久之后,恐怖鸟便停止出现在南美洲的化石记录中。根据这些线索,研究人员设想了一个由意外君主统治的大陆。恐怖鸟似乎能够与竞争的有袋动物捕食者抗衡,但胎盘动物被证明更狡猾和迅捷,将这些鸟类推向了灭绝。

这个设想一直持续到20世纪60年代,一位名叫本杰明·沃勒的潜水员开始在佛罗里达州盖恩斯维尔附近的圣达菲河中摸索。两百万年前的一层松散砂岩正从河底风化剥落,将化石卸入水中。在这些化石中,沃勒发现了一些骨头碎片,这些碎片最终被确认为是一种恐怖鸟的脚趾和脚的一部分,这种鸟类后来被命名为“沃勒泰坦巨鸟”(Titanis walleri)。沃勒的发现表明,恐怖鸟不仅在大陆对接后幸存下来,而且还殖民了北美洲,而它们的假定灭绝者正是从北美洲起源的。

受沃勒发现的启发,佛罗里达自然历史博物馆的古生物学家们在过去30年里一直在当地河流中潜水,带回了记录哺乳动物进化过去几百万年的骨头。然而,沃勒最初在圣达菲的恐怖鸟遗址在1990年代初期之前几乎无人问津。“它真的成了一个沉睡者——可能只有一些业余爱好者路过,”古生物学家罗伯特·钱德勒说。钱德勒于1991年来到博物馆,整理和编目其鸟类化石收藏,作为工作的一部分,他翻阅了那些标有“不确定脊椎动物”的抽屉。没过多久,他就发现了泰坦鸟的新骨头——腿骨碎片、脊椎、头骨和脚趾。钱德勒说:“很少有人——甚至是训练有素的古生物学家——能想象出一种六英尺高的鸟。”有些骨头太大了,曾被鉴定为马骨。

钱德勒认为圣达菲河一定还藏着更多的恐怖鸟骨头。在 확보到足够的资金(并重新获得潜水认证)后,他来到了河边。在他最初的两个潜水季节,他满足于捡拾从沉积物中滚落到收集盆中的化石。但在1993年,他发现了它们出土的岩层,并开始了一项更具工业规模的作业。如今,钱德勒和他现在任教的乔治亚学院和州立大学的学生团队操作着一台25英尺长的挖泥船——基本上是一个巨大的吸尘器——它吸入沉积物和其中包含的任何微小化石。沙子被抽到地表,然后通过筛网倾倒,志愿者可以在那里分类并打包他们发现的任何化石。在一个典型的日子里,钱德勒可以从700磅的沉积物中捕获大部分化石。

钱德勒的古生物学整理工作为他提供了关于泰坦鸟(Titanis)生存生态系统的大幅改进的图景。两百万年前,佛罗里达州是一个开阔的稀树草原,点缀着橡树,小啮齿动物在草丛中穿梭,而十英尺高的地懒则与乳齿象、陆龟、三趾马、山羊大小的羚羊、巨型犰狳和美洲豹一起以树叶为食。钱德勒还成功地充实了我们对北美恐怖鸟的认识。他尚未有幸找到一只从喙到尾巴完整铺开的泰坦鸟骨架,但他已经挖掘出了肩胛骨、部分头骨、断裂的脚骨、椎骨、爪子和大腿骨——足以让他确信泰坦鸟是曾经生活过的最大的恐怖鸟之一。钱德勒还首次确认了恐怖鸟的翅膀骨骼。像其他古生物学家一样,他曾认为泰坦鸟的翅膀是退化的,但这些化石证明这个假设错得“美味”。

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在那些化石中,有一块三英寸长的鸟类肱骨肩端碎片,肱骨是上臂的长骨。这块骨头比钱德勒预想的要大得多,表明泰坦鸟有一只三英尺长的翅膀。这对于让鸟类飞行来说仍然太短(体重仅22磅的秃鹫需要五英尺长的翅膀),但它比鸵鸟的翅膀明显更大。更重要的是,泰坦鸟的肱骨是坚硬组织的实心块;大多数鸟类的翅膀骨骼壁薄中空,这样在飞行中可以保持坚硬而不会增加动物的重量。钱德勒说:“它看起来不像鸟的骨头。它力量巨大;它可以被扭曲而不会像普通的鸟骨那样折断。”

钱德勒收藏的另一块骨头来自泰坦鸟的手。鸟类的恐龙祖先有三根长长的手指,它们与手腕融合,将手臂变成了支撑羽毛片的关节长杆。手腕的大部分和手指的一部分合并成一块名为腕掌骨的单一骨头,第二指扩大作为羽毛轴的尖端。与此同时,第一指变得僵硬收缩,被一簇羽毛覆盖,被称为“假翅”,它有助于鸟类降落时保持稳定。第三指变得无用。

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正常鸟类翅膀的关节雕刻得如此精巧,翅膀可以紧密地折叠在身体旁边。然而,泰坦鸟的腕掌骨与前臂接触的表面是平坦的。钱德勒意识到,这意味着手腕无法弯曲——这只鸟必须将手伸出在身体前方。同样奇怪的是它的第一指。在大多数鸟类身上,这根手指的关节是僵硬的,因为假翅只需要稍微抬起和放下以改变翅膀周围的气流。但在泰坦鸟身上,钱德勒发现,这根指骨在球窝关节处与腕掌骨接触,其形状类似于我们拇指的底部。钱德勒解释说:“只有当它用它做些什么时,它才会有球窝关节。”

这两块骨头及其异常的形状迫使钱德勒得出结论,泰坦鸟的翅膀更应该被称为手臂。它将手臂伸出在身体前方,手掌向内,每只手都有一只巨大的可动爪子和两只较小的固定爪子。泰坦鸟会在高草丛中跟踪哺乳动物,然后高速攻击,用它巨大的喙进行打击,可能会像狮子一样迅速袭击受害者的脊椎使其瘫痪。钱德勒建议,它们还会用手臂阻止猎物用角刺伤它们或用脚踢它们。尽管羚羊可能会挣扎,但恐怖鸟坚固的手臂骨骼可以抵抗它的力量。它们可以用手控制猎物,并用爪子刺穿它们。钱德勒进一步推测,泰坦鸟的手臂可能没有羽毛——羽毛会被血液弄脏,并可能成为感染的温床。

钱德勒描绘的泰坦鸟形象,与数百万年前的迅猛龙等掠食性恐龙惊人地相似。考虑到鸟类是迅猛龙类恐龙的后代,泰坦鸟的“手臂”和“武装”似乎是某种剧烈返祖现象的结果——一种沉睡了数百万年的基因程序突然复苏。确实,沉寂的基因在经历了数千代之后能够再次发声。在极少数情况下,它们可以产生带有后腿粗糙软骨残骸的鲸鱼,或者拥有独立脚趾的马。如果产生这些突变的频率在一个动物种群中足够高,返祖现象甚至可以帮助建立全新的物种。但泰坦鸟并非如此。

手骨的融合是一个惊人的解剖学变化,但这并不是鸟类从其不会飞的祖先进化过程中经历的唯一变化。它们还重新调整了肩关节,使其翅膀能够拍动。它们发展出巨大的胸骨和叉骨,以固定为飞行提供动力所需的肌肉。像迅猛龙这样的恐龙拥有长长的尾巴,这有助于它们在进行快速捕食动作时保持平衡。鸟类将尾巴缩小为一块骨板,上面排列着可以控制稳定飞行的羽扇的肌肉。

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恐怖鸟朝着恐龙的身体形态发展,但并非通过进化时间上的倒退。它们保留了肌肉附着的胸骨,也没有重新进化出祖先锋利的牙齿。它们的尾巴仍然很短,这可能表明它们无法像迅猛龙那样灵活转身。而且,泰坦鸟没有恐龙那样自由伸展的手指,而是将融合的鸟类手重新塑造成像恐龙一样发挥作用。因此,虽然泰坦鸟未能完全符合恐龙模型,但它在一个重要方面实际上优于其祖先:鸟类进化出了从胸部延伸到肩部的巨大飞行肌肉,而泰坦鸟能够将这种力量应用于抓捕猎物。当然,继承了恐龙的基本特征——例如它们的双足行走和增大的大脑——使得泰坦鸟在恐龙实际灭绝很久之后,更容易在本质上成为一种恐龙。但它走的是自己的进化道路,而不是重蹈旧辙。

钱德勒一直在研究泰坦鸟在南美洲的近亲骨骼,虽然它们的翅膀骨骼尚未发现,但已发现的骨骼显示出泰坦鸟的比例——暗示它们可能从2400多万年前的早期就拥有手臂。但这种关于恐怖鸟的新视角只会让它们更加令人费解。恐龙是进化史上最伟大的成功之一——只有彗星撞击或其他全球气候灾难才能结束它们长达1.6亿年的统治。南美洲的恐怖鸟似乎在恐龙消失约400万年后重新发现了恐龙式的生活方式,然后一路狂奔至墨西哥湾沿岸的佛罗里达州,在那里它们对抗美洲豹和其他所谓更优越的捕食者。也许是另一场气候灾难夺走了它们。就在巴拿马诞生的时候,安第斯山脉从地表隆起。这些新山脉将平坦的稀树草原变成了崎岖的山麓,可能剥夺了恐怖鸟的栖息地。也许它们在墨西哥湾沿岸的草原上找到了庇护,直到大约180万年前全球气候变冷,将这些公园地带变成了松林。

然而,即使是这个设想,也可能未能充分展现这些巨鸟的伟大。最近,德克萨斯农工大学金斯维尔分校的古生物学家乔恩·巴斯金在科珀斯克里斯蒂附近的努埃塞斯河沿岸的一个砂砾坑中发现了一根四英寸长的泰坦鸟脚趾骨。就地理位置而言,这一发现一点也不令人惊讶——如果泰坦鸟的祖先北上到佛罗里达,它们就必须先经过德克萨斯。但就年代学而言,这可能是一个真正的冲击。砂砾坑中的其他化石可以分为两组,来自两个不同的时期。一组是由500万年前的马骨组成,它们从大约十英里上游的河床被冲到坑中,并因矿化而变得乌黑。另一组骨头可能是在砂砾坑本身沉积的;它包括15000年前死亡的猛犸象和野牛,留下了仍然是白色的化石。巴斯金说:“它们看起来就像昨天刚躺在那里的。”

泰坦鸟不太可能与那些古老的马生活在一起,因为500万年前北美洲和南美洲尚未连接。此外,这根泰坦鸟脚趾骨看起来和巴斯金的野牛化石一样新鲜。“这有点暂定,”巴斯金承认。“我不能确定它是15000年前的,而不是像鲍勃那样的200万年前的。但根据我所看到的,它的保存方式与野牛没有什么不同。动物群中没有其他东西——有500万年前的成分和15000年前的成分。在这两者中,它最像15000年前的成分。”

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一根散落的脚趾骨虽然不多,但足以让富有想象力的人浮想联翩。巴斯金最年轻的日期与人类抵达新世界的时间惊人地接近。考古学家最近确定,到12400年前,人类已经抵达智利南部。考虑到这一点,很容易就能想象出人类与复活的恐龙相遇的景象——不是在昏暗的电影院里,而是在明亮的德克萨斯大草原上,面对面。

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