探索魚龍之謎

編譯｜邵峰

海洋中危機(jī)四伏，鯊魚等兇猛的肉食動(dòng)物隨時(shí)可能出現(xiàn)，它們的利齒能輕易撕碎獵物的骨肉。不過(guò)，遠(yuǎn)古海洋中生活過(guò)一類更可怕的肉食動(dòng)物：魚龍。魚龍是恐龍的遠(yuǎn)親，是一類重返海洋生存的爬行動(dòng)物。魚龍的身長(zhǎng)多為2～4米，目前已知體形最大的魚龍是新西蘭大魚龍，其體長(zhǎng)可達(dá)34米，哪怕是今天海洋中最大的鯊魚— —鯨鯊（最大體長(zhǎng)20米），在新西蘭大魚龍面前也顯得很小。

1814年，首張魚龍化石的照片被公開，立刻引起人們對(duì)該物種的廣泛討論。由于這種動(dòng)物的結(jié)構(gòu)介于爬行動(dòng)物和魚類之間，所以它在當(dāng)時(shí)被稱為“魚蜥蜴”或“海龍”，并最終得名“魚龍”。

回到海洋

2.45億年前，被喻為“恐龍時(shí)代”的中生代揭開帷幕，那時(shí)的地球上只有一個(gè)被稱為“盤古大陸”的超級(jí)大陸。

盤古大陸旁是巨大的特提斯洋。陸地上的礦物質(zhì)和含氮有機(jī)物溶解在河水中，源源不斷地匯入靠近陸地的近海。這導(dǎo)致近海的浮游生物大量繁殖，而大量的浮游生物又為魚類等海洋動(dòng)物提供了充足的食物。依靠這些充足的食物來(lái)源，海洋中動(dòng)物的數(shù)量達(dá)到了一個(gè)很高的水平。

與此同時(shí)，陸地上爬行動(dòng)物對(duì)食物、洞穴和領(lǐng)地的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。受到海洋中充沛食物的吸引，一些爬行類動(dòng)物來(lái)到海岸邊生存，它們之中的一部分演化成一類新的海棲爬行動(dòng)物——魚龍。

魚龍的出現(xiàn)給魚類和菊石等海洋生物帶來(lái)了極大的生存壓力。當(dāng)時(shí)海洋中的動(dòng)物突然要面對(duì)魚龍這種全新的捕食者，這些捕食者不但有利齒，還有極強(qiáng)的咬合力。有的魚龍口中有許多鋒利的細(xì)齒，適合捕捉小型海洋動(dòng)物；有的魚龍有鋒利而巨大的板狀齒，能夠迅速殺死龐大的獵物。

不僅如此，魚龍?jiān)谒碌囊苿?dòng)速度也很快。借助強(qiáng)有力的尾和鰭，魚龍?jiān)谒心軌蛩查g從靜止加速到70千米/時(shí)。

作為陸地爬行動(dòng)物的后代，魚龍雖然能在水下生活，卻依然需要定期浮出水面換氣，因此，它們的鼻孔位于頭部上方，便于它們浮出水面換氣。

懸崖尋龍

2016年，化石獵人摩爾在位于英格蘭南部的侏羅紀(jì)海岸發(fā)現(xiàn)了一些與眾不同的化石，這些化石應(yīng)該是某種魚龍的前鰭。摩爾在侏羅紀(jì)海岸收集了30多年化石，直覺(jué)告訴他這些化石應(yīng)該來(lái)自一個(gè)從未發(fā)現(xiàn)的魚龍品種。不久后，摩爾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)再次來(lái)到發(fā)現(xiàn)前鰭化石的地點(diǎn)——侏羅紀(jì)海岸懸崖頂部附近。

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，侏羅紀(jì)海岸不斷吸引著全世界的化石收藏者前來(lái)尋找化石。侏羅紀(jì)海岸在侏羅紀(jì)時(shí)期是一片熱帶海洋，那里的氣候類似今天南美洲的加勒比海。從陸地上被沖刷進(jìn)海洋的沉積物不斷在當(dāng)時(shí)的侏羅紀(jì)海岸堆積，久而久之形成了由頁(yè)巖和石灰?guī)r構(gòu)成的沉積巖層。再后來(lái)，海底上升變成陸地，曾經(jīng)埋藏在沉積巖中的古代水生動(dòng)物遺體被保存在侏羅紀(jì)海岸的巖石中。

之前發(fā)現(xiàn)的魚龍前鰭化石讓摩爾堅(jiān)信，發(fā)現(xiàn)化石的區(qū)域附近肯定還有同一條魚龍身上其他部分的化石。果然，在剝離了數(shù)噸沉積物后，摩爾團(tuán)隊(duì)的工作人員發(fā)現(xiàn)了一塊從外形看像是某種動(dòng)物的脊椎骨的化石。

發(fā)現(xiàn)化石的消息振奮了團(tuán)隊(duì)的所有成員，但此時(shí)遠(yuǎn)處的天空雷聲轟鳴，看來(lái)一場(chǎng)暴雨即將來(lái)臨，大雨和海浪可能會(huì)造成懸崖崩塌，寶貴的魚龍化石隨時(shí)可能和懸崖一同沉入大海。于是，摩爾團(tuán)隊(duì)加緊工作，終于在暴風(fēng)雨來(lái)臨前清理出了包括魚龍前鰭和軀干在內(nèi)的化石。

摩爾對(duì)前鰭化石橫斷面進(jìn)行了數(shù)千次X光成像，并在數(shù)千張成像的基礎(chǔ)上重建了前鰭化石的計(jì)算機(jī)三維模型。在三維模型中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了前鰭化石標(biāo)本內(nèi)部的骨骼結(jié)構(gòu)。之后，科學(xué)家利用3D打印技術(shù)將每塊骨骼制成比例精準(zhǔn)的模型，再將所有骨骼拼在一起，最終得到一個(gè)立體模型。

摩爾將新發(fā)現(xiàn)的前鰭化石和之前發(fā)現(xiàn)的魚龍前鰭化石進(jìn)行比較：之前的化石標(biāo)本有6根指骨，新發(fā)現(xiàn)的前鰭化石至少有9根指骨，并且指骨的長(zhǎng)度大大超過(guò)之前的化石標(biāo)本；兩個(gè)前鰭化石的整體輪廓也完全不同。因此，摩爾確信這是一種從未被人發(fā)現(xiàn)的魚龍品種，生活年代距今約2億年。摩爾將這個(gè)新品種命名為“摩爾蛇嘴魚龍”。

趨同進(jìn)化

從前鰭化石的肌肉群和骨骼的連接方式可以看出，魚龍的前鰭是上下運(yùn)動(dòng)的，而海豚的前鰭也是上下運(yùn)動(dòng)的，并且擁有類似魚龍的背鰭。魚龍身體構(gòu)造的方方面面都與海豚類似，但前者是爬行動(dòng)物，后者是哺乳動(dòng)物。為什么兩個(gè)截然不同的物種會(huì)朝著相同的方向演化呢？

雖然魚龍和海豚生活的年代相隔2億多年，但它們生活的環(huán)境是相似的，又因?yàn)橹挥羞m應(yīng)環(huán)境的個(gè)體才更可能留下后代，所以它們身體結(jié)構(gòu)的演化方向大致相同，這被稱為“趨同進(jìn)化”。和海豚一樣，魚龍也是由生活在陸地的祖先物種進(jìn)化而來(lái)的。當(dāng)魚龍的祖先物種適應(yīng)了在水中的生活后，它們逐漸失去了行走的能力；同時(shí)，魚龍祖先的身體逐漸流線化，它們的爬行足進(jìn)化成了便于游泳的鰭狀肢，并最終進(jìn)化成鰭。

魚龍和海豚有三個(gè)最為關(guān)鍵的區(qū)別：其一，海豚尾鰭的運(yùn)動(dòng)方式為上下擺動(dòng)，魚龍尾鰭的運(yùn)動(dòng)方式則為左右擺動(dòng)（目前發(fā)現(xiàn)的所有魚龍化石的尾鰭都是豎立的，這點(diǎn)和鯊魚一樣。因此，魚龍的游泳姿態(tài)應(yīng)該也和鯊魚一樣——左右擺動(dòng)尾部）；其二，海豚只有前鰭，魚龍除了前鰭還有后鰭，其作用極有可能是保持穩(wěn)定的游泳姿態(tài)；其三，魚龍有比海豚更長(zhǎng)、更大的鰭，這有助于它們?cè)陂L(zhǎng)距離游泳時(shí)節(jié)省體力。

還原膚色

摩爾在研究過(guò)程中驚喜地發(fā)現(xiàn)，魚龍化石保留了相當(dāng)多的皮膚。摩爾聯(lián)系到專門分析皮膚化石的科學(xué)家，想看看皮膚化石中是否存在色素。

一些小塊的魚龍皮膚化石樣本被送到專門的分析實(shí)驗(yàn)室。樣本首先被機(jī)器噴涂上一層非常細(xì)密的金微粒。每顆金微粒的直徑僅為2納米，可以增強(qiáng)化石這類不導(dǎo)電物體表面的導(dǎo)電性，防止電子在物體表面堆積，提高掃描電子顯微鏡的成像精度。

摩爾從放大后的皮膚化石中發(fā)現(xiàn)了黑素體。黑素體廣泛存在于哺乳動(dòng)物的毛發(fā)、鳥類的羽毛和爬行動(dòng)物的皮膚中。黑素體中含有色素，只要知道黑素體在動(dòng)物組織中的豐度和分布，科學(xué)家就能大致了解這種動(dòng)物生前的膚色和皮膚紋樣。

黑素體分析顯示，魚龍的背部比腹部顏色更暗，這是一種名為“反影偽裝”的體色分布模式。反影偽裝可以讓魚龍無(wú)論從上方還是下方都難以被其他動(dòng)物發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的許多動(dòng)物也采用這種保護(hù)策略。不僅如此，反影偽裝還可以幫助動(dòng)物抵抗紫外線侵害和調(diào)節(jié)體溫。

魚龍?jiān)诘厍蛏仙盍?.5億年，最終在約9 000萬(wàn)年前滅絕，比恐龍?jiān)? 500萬(wàn)年從地球上消失。至于魚龍滅絕的原因，有可能是魚龍適宜捕捉的食物數(shù)量逐漸減少，也有可能是競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)異軍突起的滄龍類。即便如此，魚龍依然是整個(gè)中生代最具代表性的爬行動(dòng)物之一。