地球上第一個穿上”羽絨服”的，竟然是它？

雖然名為“翼龍”，又和恐龍生活在同一時期，但翼龍其實并不是恐龍。它們是恐龍的“旁系近親”，也是最早翱翔于天際的脊椎動物。翼龍以“清奇”的長相給人們留下了深刻印象——長滿尖牙的嘴巴、可以折疊的翼膜和一身獨特的“毛發(fā)”。

沒錯，與我們今天所見到的大部分爬行動物不同，翼龍的體表是“毛絨絨”的——很早以前，就有證據(jù)顯示翼龍身上長有許多短毛。不過長久以來，人們普遍認(rèn)為這些毛發(fā)大概就像頭發(fā)一樣是簡單的單根結(jié)構(gòu)，并且與恐龍毛發(fā)以及鳥類的羽毛起源不同。

但就在最近，南京大學(xué)姜寶玉領(lǐng)銜的科研團隊，在兩塊蛙嘴龍化石上發(fā)現(xiàn)了四種不同類型的毛發(fā)結(jié)構(gòu)，且其中許多類型的毛發(fā)結(jié)構(gòu)和恐龍及鳥類的相似。這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對翼龍只有單一毛發(fā)的“刻板印象”，也將羽毛狀毛發(fā)結(jié)構(gòu)的起源一下子提前了約7000萬年，前移到2.5億年前的三疊紀(jì)早期。

會飛的爬行類“毛怪”

說起來，人們對翼龍的研究有著很長的歷史（甚至早于恐龍），最早的化石可追溯到1784年意大利自然學(xué)家科西莫·科利尼的發(fā)現(xiàn)，只不過那時的人們對翼龍知之甚少，連翅膀都被當(dāng)成用來游泳的工具。

一直到1801年，法國著名的比較解剖學(xué)家喬治·居維葉，根據(jù)自己研究的標(biāo)本提出這是一種飛翔的爬行動物，并在1809年將其命名為“翼手龍”。而翼龍這一類別，則是在1834年由德國自然學(xué)家約翰·雅各布·考普所建立。

1831年，德國古生物學(xué)家奧古斯特·戈德法斯發(fā)現(xiàn)一種小型翼龍的身上有著類似哺乳動物的毛發(fā)，這令當(dāng)時的科學(xué)家相當(dāng)費解，不懂為何行動遲緩的冷血爬行動物會需要毛皮。后來他們才開始意識到，這種飛天怪物可能高度活躍且有著類似哺乳動物的代謝方式，因此需要毛皮來保暖。

戈德法斯發(fā)現(xiàn)的標(biāo)本并不是個特例，在往后的幾十年間，有越來越多的“帶毛翼龍”被發(fā)現(xiàn)，如1971年發(fā)現(xiàn)的索德斯翼龍因為毛發(fā)濃密而榮獲“毛怪”之稱。

這種毛發(fā)雖然很早就被發(fā)現(xiàn)，但直到2009年才由巴西古生物學(xué)家亞歷山大·克爾納給出一個正式的術(shù)語“pycnofibres”，意思為“濃密的絲狀物”。那時候大家普遍認(rèn)為這種毛發(fā)短且構(gòu)造簡單，與恐龍、鳥類的羽毛并沒有太多關(guān)聯(lián)。

時尚“羽裝”登臺亮相

然而，姜寶玉團隊的新研究告訴人們，翼龍的毛發(fā)也很“時尚”，并不如之前想象的那樣簡約單調(diào)。

這兩只翼龍都來自中國侏羅紀(jì)中晚期（約1.65億～1.6億年前）的燕遼生物群，都屬于短尾、闊嘴的蛙嘴龍類。

它們身上很特別的地方，就是長有四種結(jié)構(gòu)各不相同的毛發(fā)。第一種是中空的單絲狀毛發(fā)，分布在幾乎全身各部位，可能用來調(diào)節(jié)體溫。第二種是刷子狀的，根部是一捆的長軸，而在尾端有許多小細(xì)絲分岔，大多分布在頸部、前肢近端、腳掌和尾巴近端的部分;第三種比較直，有個明顯的主軸，但在中段有些小分岔，分布在頜部;最后一種是從根部就開始分岔，成簇的絲絨分布在翅膀位置。除了第一種，后面的三種毛發(fā)都具有分岔結(jié)構(gòu)。

這些毛發(fā)不同的形態(tài)和位置分布可以承擔(dān)許多不同的功能，如第一、二和四類毛發(fā)可以保暖和控制飛行時的空氣力學(xué)，而分布在頜部的第三類則類似鳥類喙部附近的鬃毛，也許可用來感應(yīng)獵物或?qū)Ш椒较颉?/p>

褐色彩妝，暖冬之姜

看了這些種類奇特的毛發(fā)，不禁要問，它們曾經(jīng)可能會是什么顏色呢？時間已經(jīng)過去了一億多年，我們還有辦法從黯然失色的化石里了解到蛙嘴龍“羽絨服”的原貌嗎？

答案是肯定的。接下來，研究者們就借助掃描電子顯微鏡將翼龍的四種羽毛內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及當(dāng)年的色彩展示在人們面前。

為什么電子顯微鏡可以“看到色彩”呢？原來，化石的羽毛中能保留色素體結(jié)構(gòu)，通過掃描電子顯微鏡觀察其內(nèi)部的色素體形態(tài)和排列，再和現(xiàn)生動物做比對，就可以復(fù)原出化石羽毛的顏色。

用色素體來觀察結(jié)構(gòu)可以分成色素色和結(jié)構(gòu)色兩種，色素色是根據(jù)色素體本身的形狀來推斷：桿狀的為“真黑素體”，代表灰黑等比較暗色系的羽毛;扁圓形的為“褐黑色素”，代表赭褐色等比較鮮明的顏色;若缺乏色素體，則可能代表原來是白色。結(jié)構(gòu)色是藉由真黑色體的排列來推斷，當(dāng)排列堆棧整齊時，羽毛在光的照耀下可以反射出金屬般的繽紛光澤。

在對本次翼龍的羽毛采樣結(jié)果中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大多樣本的色素體形態(tài)接近扁圓形，而象征黑色系的桿狀結(jié)構(gòu)則相當(dāng)稀少，因此這些羽毛應(yīng)該是呈現(xiàn)褐色，該論文作者之一瑪麗亞·麥克納馬拉稱之為“姜的顏色”。

誰穿上了第一件“羽絨服”？

長久以來，羽毛一直被當(dāng)成鳥類的專利，除了可以保暖外，更演化出輔助飛翔的空氣力學(xué)功能。此外，個別類群也演化出用來炫耀、隱藏、維持平衡、打魚蟲等多樣化功能的羽毛。

自從上世紀(jì)90年代末，中國遼西發(fā)現(xiàn)大量保存精美的帶毛恐龍化石后，羽毛就不再是鳥類的專利，而是源自于其獸腳類恐龍祖先。古生物學(xué)家相繼在暴龍、鐮刀龍、竊蛋龍、馳龍等許多類群中都找到了羽毛存在的證據(jù)。

而后續(xù)的研究在一些小型的鳥臀類恐龍如鸚鵡嘴龍、天羽龍以及庫林達(dá)奔龍身上也都發(fā)現(xiàn)了羽毛，因此羽毛演化的可能起源就隨之?dāng)U展到整個恐龍類群之中。像劍龍、甲龍這些裝甲類恐龍和體型龐大的蜥腳類恐龍身上沒有找到羽毛，更可能只是因為羽毛生長被抑制了，就像今天大型的鯨、大象以及河馬身上都沒有太多毛發(fā)一樣。

翼龍身軀上的短毛從發(fā)現(xiàn)至今雖然已將近200年，但由于結(jié)構(gòu)短且形態(tài)簡單，與大多數(shù)恐龍包括鳥類的羽毛都有差異，因此長久以來都被認(rèn)為是有別于恐龍的獨立演化的結(jié)果。

但本次研究所發(fā)現(xiàn)的四種毛發(fā)，其外部形態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)都與恐龍的許多類群非常相似。

如第一種未分岔的單支羽毛就與鳥臀類的天羽龍、鸚鵡嘴龍以及獸腳類虛骨龍類的北票龍有相似的構(gòu)造;第二種羽毛則與耀龍以及奇翼龍相近;第三類羽狀毛與現(xiàn)生鳥類非常接近，但這種構(gòu)造在其他恐龍上沒有發(fā)現(xiàn);第四種絨狀羽毛則在許多虛骨龍類恐龍身上都有發(fā)現(xiàn)，如北票龍、帝龍、尾羽龍等。而內(nèi)部結(jié)構(gòu)從色素體到光譜也都能看到與恐龍和現(xiàn)生鳥類相近的結(jié)果。

這些證據(jù)表明，蛙嘴龍的毛發(fā)很可能跟現(xiàn)代鳥類羽毛有著相同的起源，這樣的話，羽毛結(jié)構(gòu)起源就從鳥類、獸腳類恐龍、恐龍類一路往前移動到由恐龍和翼龍組成的鳥跖類了，為什么這么說呢？這就好比是兄妹倆都是金發(fā)碧眼，我們雖然沒見過他們父母的模樣，但至少能推測出他們的父母之中也有金發(fā)碧眼的性狀。

這一發(fā)現(xiàn)可能讓第一個披上羽裝的生物躍遷到三疊紀(jì)早期——也就是二疊紀(jì)大滅絕后，恐龍和翼龍共同祖先剛剛現(xiàn)身的時代。

不過，由于化石資料有限，目前人們對翼龍類祖先的認(rèn)識仍舊匱乏，仍需要更多化石證據(jù)來驗證“鳥跖類羽毛起源說”。

但不論如何，本次研究都讓我們更深入地領(lǐng)略到了翼龍這種中生代空中霸主的真實風(fēng)采，和它們奇特的羽狀毛發(fā)。也許，中生代的翼龍并不像許多電影動畫中描繪的那么冷血、殘暴，而是更加活躍、熱血，以及毛茸茸。