恐龙复活丨与科学家探秘失落的世界

说起恐龙，相信很多人的第一印象还是看过的电影《侏罗纪公园》和《侏罗纪世界》。

电影中构建过一个壮观的世界：巨大的腕龙和梁龙行走于林间，霸王龙和驰龙在废弃的城市中追逐，计算机技术帮助我们从视觉上实现了看到恐龙的梦想。

但其实人类对这个地球上一代霸主的好奇已经持续了很多年，布里斯托古生物学研究团队的迈克尔·本顿，是当下全世界范围内研究恐龙最顶级的古生物学家之一，他七八岁时也和很多小朋友一样喜欢恐龙，这种热情几十年来从未消退。

在他笔下，恐龙起源、演化、灭绝、活动和学界的各种观点论战都被讲解得深入浅出，既保持了专业性，字里行间又充满了科学家的幽默感——

​作者：[英] 迈克尔·本顿

译者：邢立达 朱天乐

华中科技大学出版社-有书至美

2020年6月

下面，让我们跟随作者迈克尔·本顿的生动讲述和两位译者的巧妙翻译，开始深入探索吧。

小行星撞击是恐龙绝灭的罪魁祸首吗？

上个世纪八十年代以来，科学家曾在意大利古比奥地区发现了白垩纪和古近纪地层交接的一层淡棕色粘土中，铱元素的含量特别丰富的现象。

科学家路易斯（左）和沃尔特手扶意大利古比奥的岩层中的白垩纪-古近纪边界处。

铱这种元素在地球岩层内的含量极低，而在外层空间的小行星和陨石中含量却相当丰富。因此，富铱层的存在被认为是小行星在白垩纪末撞击地球的有力证据。

这个时候又正好发生了恐龙绝灭，于是有科学家把这两者结合起来，提出了解释恐龙绝灭的“小行星撞击说”。

艺术家绘制的陨石撞击古加勒比海（今墨西哥南部）的一刹那。

提出这一假说的科学家指出，6600万年前，一块大石头撞上了地球，导致了恐龙的灭绝。

准确地说，那是一颗小行星或者大陨石，直径约7千米，和曼哈顿城区差不多大，撞击地点位于现在墨西哥尤卡坦半岛。

撞击后形成的两个同心环状的陨石坑。

撞击释放出的能量高达100亿兆吨，这是地球上所有核武器能量总和的1000倍。在猛烈的撞击之下，陨石瞬间被气化，强大的冲击波朝下方和周围迅速扩散。

在撞击点附近的大洋中形成了巨大的海啸，海啸浪高数十米，时速可达800千米，和飞机速度差不多。

陨石撞击地球示意图。

海啸形成的巨浪会先将浅海处的海水吸回深海，露出各种珊瑚礁、鱼类和水生爬行动物，紧接着汹涌而来，将这些生物卷上岸并往内陆推进，沿着墨西哥东部、德克萨斯直到美国南部的佛罗里达。

海啸摧毁了古加勒比海沿岸地区的一切生物，波及范围可能远达几百千米。恐龙们正悠闲走着，突然之间就被滔天巨浪掀翻到空中，重重地落下。

冲击波停止后形成的陨石坑和喷发物质回落沉积阶段。

撞击后升起了厚厚的烟尘，它们飘在几千米的高空，遮天蔽日，阳光无法穿透，地球陷入一片黑暗，长达约1年，这才是大灭绝的真正原因。

 侏罗纪公园能成为现实吗？

一直以来，恐龙之所以被人们关注是因为它们的灭绝，不过这个原因其实挺无奈的，要是恐龙能思考，它们肯定不愿意以这种方式出名。

当然，在远古的那段时期，恐龙的世界一定是很奇特的。而古生物学家们在研究恐龙的时候也把它们当成正在呼吸、奔跑、捕食、成长乃至交配的活生生的动物。

想象一下，如果我们能见到一只活的恐龙，那该多有趣！

这个想法被很多作家们写进了科幻小说。

在1912年出版的小说《失落的世界》中，作者阿瑟·柯南道尔描写了动物学家乔治·爱德华·查伦杰教授带领他的部下在南美野外探险的故事——

查伦杰教授听说在南美的野外丛林中有一个高原，远离文明社会，从未有人类涉足，上面有包括恐龙在内的史前生物。

在经历了多次失败的尝试之后，探险队终于到达了那片高原，他们发现了一个古老而奇特的世界，有很多凶残的猿人和各种恐怖的史前生物。

查伦杰的探险队一直被恐龙追杀，长着巨大翅膀的翼手龙从空中俯冲而下将队员抓走。

探险队历尽艰辛终于脱离险境，并把一只未成年的翼手龙带回了伦敦，向世人证明这个令人难以置信的世界的存在。

在整个20世纪还有很多类似的与恐龙有关的科幻小说，其中最著名的，同时科学性也最高的是迈克尔·克莱顿于1990年出版的《侏罗纪公园》。

这部小说出版之后立即被大导演史蒂芬·斯皮尔伯格在1993年搬上银幕。

在这本书中，克莱顿充分运用了他对于当时基因学知识重大进展的把握，因此故事非常引人入胜。

他在书中提出，在一块1亿年前的琥珀化石中有一只蚊子，从蚊子腹部抽取的血液物质中能发现恐龙DNA碎片信息，将这些DNA信息进行复制，注入现代的两栖动物的卵中，以它们为宿主并进行基因编辑、繁殖发育，最终就可以孵化出恐龙。

琥珀化石中保存完好的蚊子。

以DNA为突破口是合理的，因为DNA上携带着遗传信息。

凯利·穆利斯在1983年发明了聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，简称PCR），并因此在10年后获得诺贝尔化学奖。

克莱顿很快就认识到这种新型克隆技术的潜力，运用PCR技术，生物学家和医学研究人员可以将少量的DNA片段扩增成上百万个DNA片段。

因此，克莱顿在书中描写的各种实验室工作有一定的科学依据，所以书和电影中的内容都让人觉得非常合理。

但是，真的能通过这种方法复活恐龙吗？

既然想通过DNA技术复活恐龙，那么我们首先要搞清楚一个问题，即在化石形成过程中，DNA究竟能够存活多久？

对寻找远古生物DNA不乐观的人很多，英国生物化学家托马斯·林道尔是其中比较著名的一位，他指出，DNA的降解时间很短，正常就是几天、几个月到几年。

通常情况下，一个生物的DNA信息在100年以后基本上就不太可能存在了，更何况是1亿年！

后续的一些研究证明，从博物馆的一些刚灭绝不久的动物标本上获取其DNA是可能的，比如100多年前灭绝的南非斑驴，以及1681年灭绝的渡渡鸟等。

图为庇里牛斯山羊，画家绘制这张图的时候它们还没有灭绝。

实际上，即使是只过了100年，科学家所提取到的斑驴DNA也已经破坏严重，很难做进一步分析。

如果一个DNA片段上只有少于10个碱基对，那么基本上不太可能在此基础上重建任何长度的原始DNA序列。

唯一的解决方法就是使用计算机的超级计算能力对所有可能的组合进行筛选，直到某个看似合理的结果出现。

因此，经过科学家们的努力探索和实验，答案已经很明确了，DNA分子没那么顽强，要获取恐龙或者任何100万年前的生物的完整DNA几乎都是不可能的，更不要说是1亿年前的了。

既然从标本中提取恐龙DNA的想法行不通，那么可以通过基因编辑技术复活恐龙吗？

我们都听说过著名的克隆羊多莉，也一直有很多科学家提议用克隆技术复活已经灭绝的猛犸象，这可以实现吗？

复活猛犸象的步骤。

克隆的意思是“制造一个一模一样的副本”，克隆技术的理念是要寻找一种方法直接使用DNA物质制造受精卵并发育，避开通常的雄性使雌性体内卵子受精的两性繁殖方式。

科学家们进行了一系列克隆动物的尝试，他们首先选择的是那些濒临灭绝的动物。

于是，位于美国马萨诸塞州的一家简称ACT的生物公司决定尝试克隆印度野牛。不过ACT公司采取的方法和克隆绵羊多莉的方法不太一样，他们选了另外一种动物作为克隆牛的母亲。

虽然他们也可以选择用雌性印度野牛作为母亲来受孕分娩，但是他们没有这么做，因为这个实验还有另外一个目的，就是测试是否能够将已经灭绝的动物复活。

要知道，如果一个物种已经灭绝了，那么自然就不可能还有雌性个体的存在，要复活它只能考虑借助亲缘关系较近的其他物种。

2001年，这只名叫诺亚的克隆印度野牛成功降生，但是很快就夭折了，只存活了不到48小时。ACT的科学家们认为死亡原因与克隆程序应该没有关系。

由此可见，如果使用亲缘关系非常接近的物种进行物种间代孕都很难成功，那么可以想象，要跨越物种间的巨大鸿沟，用亚洲象复活猛犸象会是多么困难。

再进一步设想，对于恐龙来说，现存的哪一种动物能成为它们的代孕母亲？

虽然，与鸟类和鳄鱼一样，恐龙是下蛋的，所以它们的代孕母亲不需要将人造的恐龙胚胎一直装在体内。

恐龙蛋化石中呈蜷曲状的完整大椎龙胚胎。

但是就如同《侏罗纪公园》电影里所描述的那样，生物学家还是需要编辑恐龙胚胎，并为胚胎寻找一个现存物种的卵，让胚胎在其中发育。

从目前来看，这只是一个梦想。

综上所述，复活恐龙的可能性微乎其微。

虽然复活恐龙的目的难以实现，但是整个追求的过程也并非一无所获。

古生物学研究领域的一个重要特征是它涵盖了很多学科，需要分子生物学、遗传学、有机化学等各个学科专家的广泛参与。希望我们能够发现更多、更好的化石，开展更深入的研究，获得更丰硕的收获。

 鸟类是不是活着的恐龙？

其实恐龙的（其中一个）定义就可以清晰地解答这个问题：

恐龙包括了已经灭绝的非鸟恐龙及现生鸟类，是出现于中生代多样化优势陆栖脊椎动物，曾支配全球陆地生态系统超过1.5亿年之久。

所以我们说现今最大的恐龙是鸵鸟，最小的恐龙是蜂鸟，其实也没什么错。

而论证这个结论的过程，则是一个漫长而曲折的故事。

1984年，一位在美国小有成就的英国古生物学家鲍勃·巴克尔和彼得·高尔顿一起合作在《自然》杂志上发表了一篇颇有挑衅意味的论文《恐龙的单系性和脊椎动物的新种类》。

在论文中，他们不仅认为恐龙是一个单独的物种，而且现代的鸟类也是恐龙。

在文中，他们说到：“最近，奥斯特罗姆明确提出鸟类是恐龙的直接后代，并继承了恐龙的高强度的新陈代谢。”

毫无疑问他们是对的，但是这篇论文一定会激怒那些坚持旧有观点的人。

约翰·奥斯特罗姆是鲍勃·巴克尔在耶鲁读博士时候的导师，和那时候的其他耶鲁大学教授们一样，奥斯特罗姆非常内敛，彬彬有礼，而且衣着非常讲究，尤其是经常穿着他那套著名的亮色格子夹克衫。

在20世纪60年代的大部分时间里，奥斯特罗姆都在发掘和研究一种在怀俄明州发现的早白垩世期间的奇特的新恐龙——恐爪龙。

鲍勃·巴克尔所画的那幅著名的恐爪龙图片，那时候他还是个学生。

奥斯特罗姆发现恐爪龙具有非常鲜明的特征：

首先，这种恐龙天生就是一个猎手，具有很高的速度和灵敏性，足部第二趾长着大而有力的爪；

第二，恐爪龙的骨骼和始祖鸟有显著的区别。

始祖鸟被认为是地球上的第一种鸟类。

1969年，当奥斯特罗姆发表关于恐爪龙的论文后，立刻就引起了轰动，论文中对恐爪龙从解剖学角度进行了详细的描述。

有什么证据证明鸟类是恐龙的后代？

实际上，早在1870年，赫胥黎在记录当时刚发现的始祖鸟化石时就已经提及。

这件化石是1861年在德国南部索伦霍芬的一个石灰石矿场里发掘出来的，为了得到这块化石，欧洲的各大博物馆展开了竞价。

理查德·欧文当时是大英博物馆自然历史部的负责人，在他的推动下，大英博物馆最终以700英镑的巨款（相当于现在的11万英镑）将这块化石收入囊中。

欧文非常想要这块化石，这样他就可以第一个进行研究并发表对于化石的描述。

他实现了自己的目的，但是也遇到了很多尴尬，因为他也注意到了始祖鸟的骨骼与恐龙骨骼乃至一些现代鸟类骨骼的相似性，同样难以忽视的还有翅膀和躯干上的羽毛。

欧文很不情愿地把始祖鸟称为“缺失的中间环节”，因为在两年前，即1859年，他发表论文反驳过达尔文的演化论。

相比之下，和欧文一样精于解剖的赫胥黎就没有这种尴尬，他观察过标本之后，即根据欧文的描述写作了自己关于恐龙和鸟类关系的论文。

托马斯·亨利·赫胥黎

赫胥黎指出了所有的相似之处，并提出始祖鸟正是证明进化论正确性的关键证据：长长的尾椎、牙齿以及发达的翅膀和羽毛，这些都证明它是恐龙和鸟类之间完美的过渡阶段。

经过一个世纪的讨论，古生物学家们终于不情愿地抛弃成见，承认赫胥黎1870年的结论是正确的，也即奥斯特罗姆在1970年所说：鸟类就是恐龙。

而奥斯特罗姆仔细观察了赫胥黎记载的一切特征，发现恐爪龙具有的兽脚类恐龙的部分特征——体型较小、前肢变长，而其他的兽脚类恐龙，比如著名的君王暴龙，则体型变得很大，而且前肢变得很短。

由此他作出了一些推测，即恐爪龙是有羽毛的，它们的前肢之所以很长是因为前肢上长着和始祖鸟和其他鸟类一样的飞羽。

直到20世纪90年代中期，在中国发掘出重要鸟类和恐龙化石后，奥斯特罗姆的推测才被证实。

中国出土的第一具有羽毛恐龙化石，被命名为中华龙鸟。

我还清楚地记得第一次见到有羽毛恐龙化石的照片时的情景，那是1994年，在纽约的北美古脊椎动物学会的一次会议上，两位穿着得体的中国教授引起了不小的震动。

那时中国的改革开放已经开始，但在我们的印象里中国还是一个封闭的国家。

两位教授带来了很多令人震惊的有羽毛恐龙化石照片，从照片上看恐龙骨骼化石完整，甚至可以看到内脏痕迹，比如胸腔中的肝脏，最关键的是，图片上骨骼边缘部分那一丛丛东西毫无疑问是羽毛。

这具来自中国的罕见化石标本立刻吸引了所有人的目光。不久之后，约翰·奥斯特罗姆、菲利普·柯尔和他们的同事首次前往中国，并确认了这块化石的真实性。

1966年，化石里的这个小家伙被季强与姬书安两位教授正式命名为“中华龙鸟”。

两年后，陈丕基教授及其同事在著名的科学期刊《自然》杂志上对中华龙鸟进行了完整描述。 

中华龙鸟

我当时完全没有想过后来居然有机会能够研究它。

有人批评称骨骼化石是伪造的，是用其他各种小片骨骼拼凑而成，羽毛部分则是粘贴上去的。不过，那些亲眼见到过化石的人清楚地知道化石是真的。

随着大量相关化石标本的陆续出现，现在，羽毛的存在已经毫无争议。

在中华龙鸟骨骼化石标本中的羽毛仅是呈一簇簇的鬃毛状，但是在1998年命名的尾羽龙化石中发现其羽毛已经有了羽轴，类似于现代鸟类身上的细绒毛。

尾羽龙

然后就是2000年命名的小盗龙，其身上已经有了飞羽，翅膀上排列着主翼羽和副翼羽。

不仅如此，小盗龙的后肢上也排列有羽毛，这是一种长着四只翅膀的动物，和此前有学者在研究动物飞行起源时假设存在的四翼鸟很相似。

小盗龙的翼展接近1米，它可以飞，但是和鸟类的飞翔不太一样，甚至可以说区别很大。

小盗龙实际上是奥斯特罗姆所画的恐爪龙的近亲，恐爪龙属于驰龙科，与鸟类始祖关系较为接近。

小盗龙骨骼化石

航空动力学专家们对小盗龙进行了复原，它的飞行方式近似于风筝，两对翅膀位于同一平面；或者类似于第一次世界大战时的那种复翼飞机，前面的一对翅膀比后面的一对稍高。

但是不管是哪一种，它们的翅膀都只能在两棵树之间跳跃时伸展开作滑翔用，而不是像现代鸟类那样拍打振动飞翔。它们的翼展面积太小，无法支撑身体作稍长距离的飞行。

因此，从演化的角度来看，在中国发现的这些有羽毛恐龙化石说明了鸟类起源并不是人们此前猜测的那种突然事件，而是一个长期复杂的过程。

《恐龙复活：与科学家探秘失落的世界》

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作者：[英] 迈克尔·本顿

译者：邢立达 朱天乐

华中科技大学出版社-有书至美

2020年6月