中国研究者在琥珀中找到恐龙时代的早期鸟类

25年前，迈克尔·克莱顿在小说《侏罗纪公园》里想象，科学家在琥珀保存的蚊子体内找到了恐龙血的残迹。这当然是科幻场景，但是现在我们有了比小说更好的现实——6月29日，《自然》子刊《自然-通讯》（Nature Communications）发布了一项由中加两国领衔的跨国合作研究，宣布在琥珀中发现了恐龙时代的古鸟类，距今约9900万年。

被树胶粘住的化石鸟类复原图。绘图：张宗达

标本DIP-V-15100不同角度的显微照片，该标本被研究团队命名为“天使之翼”。图片来源：邢立达

“天使之翼”标本上层叠的飞羽清晰可见。图片来源：邢立达

“我从来没有奢望过我们能在琥珀里发现白垩纪的鸟类——兽脚类恐龙的后裔，”论文第一作者、中国地质大学（北京）的邢立达博士说， “但它们就真真切切地出现在你面前，我才意识到这是人类首次有机会看到真实的古鸟类。 ”

这两件标本来自著名琥珀产区缅甸北部克钦邦胡康河谷，包括两个鸟类翅膀和部分软组织，还保存了一些已灭绝的远古昆虫——后者也是化石真实性最为直接的证据。“标本来自白垩纪中期诺曼森阶，我们将其称之为‘天使之翼’与‘罗斯’标本”，第二作者、加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆的瑞安·麦凯勒（Ryan C. McKellar）教授介绍说，“标本非常小，天使之翼展开后为18毫米，而罗斯只有12毫米，这极小的尺寸、骨骼的发育情况、各指的比例，都表明标本为早熟性的幼鸟。”

经过几十年研究，恐龙时代古鸟类化石已经不再是难得一见的场景。但是绝大部分化石只能保存硬质结构，也就是鸟类的骨骼，这些化石虽然十分有用，但终归缺失了皮肤和羽毛等软组织的重要信息。少部分化石（譬如中国辽宁等地的白垩纪化石）保存在非常细腻的沉积岩中，软组织在岩石上留下了精细的印痕，保存了大量重要细节，但这也只是组织的印痕而非动物本身。直接在琥珀中找到古鸟类软组织，这还是首次。

琥珀都能保存什么？

琥珀是树脂经地质作用所形成的化石。“树脂”指的是部分植物专门分泌出来对抗捕食者和病原体的萜类化学物质，不是割开树皮就能流出来的树汁（后者是植物体内输送营养的液体，大部分是水）。树脂流出之后，除了失去挥发性物质并硬化之外，还会逐渐发生交联、聚合和环化等反应，最终成为化石。

因为树脂粘度非常高，所以沿树流下的时候很容易裹挟上小动物和植物叶片。但更重要的是，树脂能够让被包裹的组织快速脱水，从而极大地抑制了细菌和真菌对生物尸体的分解。一些保存非常精美的琥珀化石甚至能留存亚细胞结构，能够观察到细胞核、线粒体和叶绿体的存在。

标本DIP-V-15101不同角度的显微照片，该标本被研究团队命名为“罗斯”。图片来源：论文配图

罗斯标本半透明的羽毛和皮肤。图片来源：邢立达

但是保存了结构却不意味着保存了分子本身。一件化石可以在看起来完全保持了骨骼结构的同时，却拥有和骨骼毫无相似之处的化学成分。生物遗体变成化石所需经历的时间十分漫长，过程中会和各种各样其他物质接触，其原本的成分几乎肯定会被更加稳定的物质取代，最终获得的化石仅仅在外形上和原物一样，分子则基本全都变成了石头。

不过琥珀并不是普通化石，树脂基本隔绝了它和外部的接触，它能逃过一劫吗？

在20世纪80年代，有多个实验室发表结果认为能从琥珀中提取出DNA，一时间引人无限遐想。克莱顿的《侏罗纪公园》正是受到了这些结果的启发。遗憾的是，这些结果后来都无法成功复现，仔细检查发现获得的DNA几乎都是现代的，是污染产物。今天认为，那些结果是早期PCR技术缺陷所致。如果有DNA幸存，那也肯定断裂成短链了，但是早期扩增DNA严重偏向长链，只需痕量长链DNA污染就会导致假结果。改进技术之后的检测都找不到任何东西。

而进一步的研究发现，就算是木质素、纤维素和几丁质这样结实的大分子，在琥珀中也只能存在几万年几十万年。对于2500万年以上的多米尼加琥珀的研究表明，最结实的大分子经历如此漫长时间也已经面目全非。琥珀坚硬的外壳能够阻止生物组织坍塌、破坏结构，但是树脂分子本身依然可以和生物分子借助硫基团发生各种反应。

邢立达博士说：“缅甸琥珀标本的年龄近 1 亿年，即便使用超高灵敏新一代 DNA 测序技术也几无可能获得有价值的 DNA 片段，因此电影《侏罗纪公园》中恐龙场景目前依旧只能留在科幻里。 ”

因此，想依靠琥珀复活远古生物是不可能了——但是这不妨碍人们从中获得前所未有的精密结构细节。

早成的反鸟，曾经繁盛的旁支

根据骨骼判断，这两件标本属于鸟纲下的“反鸟类”。这个类群如此命名，是因为它的肩带骨骼关节组合与今天的鸟类正好相反。它们诞生在白垩纪，曾一度繁盛覆盖全球，辽西地区大量白垩纪鸟类化石（华夏鸟、始反鸟等等）都是反鸟亚纲成员，但反鸟类终究在白垩纪末期面临了和恐龙一样的灭绝命运。而与之相对的“今鸟类”则存续下来，并演化成了今天我们所见到的所有鸟类。

国际古生物协会前任主席、英国布里斯托大学的迈克尔 · 本顿（Micheal Benton）院士介绍道，这些反鸟类幼鸟标本已经具有了现代鸟类的羽毛类型，让我们得以从细微的角度观察到反鸟类幼鸟的羽毛生长方式，鸟翼骨骼形态学，以及羽囊、羽区和裸区等，这些细节皆是前所未见的。 

紫外线下能看到“天使之翼”标本上的流纹。图片来源：邢立达

两件标本目前暂时归属于同一物种，其尺寸很小，骨骼发育也不完全，因此它们都是幼鸟。但是它们的羽毛又已经发育到相当晚期的程度，初级飞羽和次级飞羽都已经十分明显。由此判断，它们应当是早成鸟：类似于今天的家鸡，出壳之后不久就能自主活动和觅食，而不需要留在巢中接受亲鸟喂养。

X射线CT重建获得的化石外形。图片来源：论文配图

论文作者之一，台北市立大学运动能力分析实验室的曾国维教授说： “‘天使之翼’标本中的双向爪痕，标本四周的大量腐败物，以及裸区暴露出的皂化外观，都表明标本至少在被树脂部分包裹时还依然活着，其大部分腐败过程在无氧环境中发生。而‘罗斯’标本则没有这些特征，说明它很可能来自一具尸体，在其接触树脂前就已经完全腐败。琥珀内没有大量腐败物和挣扎痕迹也可能是某种行为学的结果：掠食者撕下了鸟的翅膀，但没有食用，而是将它丢弃。 ”

“标本虽小，但极为难得，从某种意义上讲，它们是世界上最小的恐龙，其体长只有 3.5 厘米。” 论文作者之一、中科院古脊椎所的徐星研究员说， “ 标本表明反鸟类似乎已具有现生鸟类的大部分羽毛类型，在羽毛的排列方式、颜色和微结构上都非常相似。这是我们首次在如此大规模的细节上去了解反鸟类。 ”

虽然这些琥珀不能用作复活之用，但是依然有巨大的进一步研究空间。邢立达博士透露，除了此次发表的两件鸟类化石，同批琥珀还有一批其他脊椎动物标本正在研究中。“最终我们会看到一个强多样化的东南亚白垩纪中期脊椎动物群，这将是一个极其美妙的未来。”（编辑：Ent）