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在過(guò)去的幾十億年時(shí)間里，

地球上的生物從出現(xiàn)到繁榮，

始終在不斷演化著！

今天，當(dāng)我們

看到鳥(niǎo)類長(zhǎng)有羽毛，

可以在天空自由飛翔時(shí)，

并不會(huì)覺(jué)得驚異。

那么，羽毛究竟是

如何形成并演化的？

始祖鳥(niǎo)化石（圖源@H. Raab）

小盜龍（圖源@文獻(xiàn)[1]）

中華龍鳥(niǎo)（圖源@Llez）

許多奇特化石的出現(xiàn)

給了我們一些重要線索！

（圖源@Sergey Krasovskiy）

科學(xué)家們花了很長(zhǎng)時(shí)間

才把恐龍和羽毛

以及鳥(niǎo)類聯(lián)系起來(lái)。

（圖源@Mika McKinnon）

而第一塊向我們展示

恐龍、羽毛和

鳥(niǎo)類關(guān)系的化石

——1861年在德國(guó)

索爾霍恩芬石灰?guī)r發(fā)現(xiàn)的始祖鳥(niǎo)

（Archaeopteryx ）

——它的歷史可追溯到

侏羅紀(jì)時(shí)期。

始祖鳥(niǎo)化石（圖源@H. Raab）

“Archaeopteryx ”的意思

是“第一只翅膀”。

19世紀(jì)的專家們很快確定

它是一種古代鳥(niǎo)類。

畢竟在那個(gè)時(shí)候，

鳥(niǎo)類是我們所知道的唯一

有羽毛的動(dòng)物，

而這只鳥(niǎo)肯定有羽毛。

始祖鳥(niǎo)復(fù)原（右）（圖源@Durbed）

除此之外，始祖鳥(niǎo)

也有一些其他特征

——對(duì)于鳥(niǎo)類來(lái)說(shuō)

奇怪的特征。

例如長(zhǎng)而多骨的尾巴、

手指爪，還有小牙齒

——通常在爬行動(dòng)物身上

看到的東西。

始祖鳥(niǎo)骨架重建（圖源@Jim/ Springfield PA, United States of America ）

這些線索表明，

鳥(niǎo)類很可能是由

生命之樹(shù)的爬行動(dòng)物分支

進(jìn)化而來(lái)。

（圖源@Evolution-Color-Science-Information-Poster）

經(jīng)過(guò)幾十年的研究和辯論，

古生物學(xué)家開(kāi)始發(fā)現(xiàn)

小小的始祖鳥(niǎo)外貌與恐龍相近。

直到1996年——

始祖鳥(niǎo)首次被發(fā)現(xiàn)后135年

——一次幸運(yùn)的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了

他們懷疑的東西。

中華龍鳥(niǎo)化石（圖源@Sam / Olai Ose / Skjaervoy）

在中國(guó)發(fā)現(xiàn)了一具

保存完好、關(guān)節(jié)清晰的，

與雞大小相似的恐龍骨架。

化石顯示這只小恐龍的脖子、

后背和尾巴上有一排絨毛。

中華龍鳥(niǎo)化石（圖源@文獻(xiàn)[2]）

古生物學(xué)家將

這一革命性的發(fā)現(xiàn)命名為

中華龍鳥(niǎo)

（Sinosauropteryx）。

它證實(shí)了羽毛的歷史

可追溯到更久遠(yuǎn)的年代。

中華龍鳥(niǎo)復(fù)原（圖源@Robert Nicholls）

事實(shí)證明，中華龍鳥(niǎo)

只是眾多發(fā)現(xiàn)中的第一個(gè)。

越來(lái)越多長(zhǎng)有羽毛的

化石記錄出現(xiàn)

為專家們提供了

羽毛進(jìn)化過(guò)程的細(xì)節(jié)。

中華龍鳥(niǎo)（圖源@Evolution-Color-Science-Information-Poster）

恐龍絨毛（Dino Fluff）

——專家們技術(shù)上

稱之為原始羽毛

——也許可以追溯到三疊紀(jì)時(shí)期。

根據(jù)不同時(shí)間段的羽毛化石，

古生物學(xué)家們能夠拼湊出羽毛

是如何從基本的絲狀結(jié)構(gòu)

發(fā)展到能夠飛行的結(jié)構(gòu)的。

帶有羽毛痕跡的尾巴碎片（圖源@Kumiko）

例如羽暴龍（Yutyrannus），

一種來(lái)自中國(guó)的暴龍，

化石顯示它的皮膚毛囊

長(zhǎng)出了一縷縷毛發(fā)。

羽暴龍復(fù)原（圖源@Robert Nicholls）

而從這些簡(jiǎn)單的絨毛開(kāi)始，

原始羽毛隨著時(shí)間推移

變得更加復(fù)雜。

像小型的帝龍（Dilong）和

小型食肉恐龍侏羅獵龍

（Juravenator），

其原始羽毛的中央莖

在頂部附近分叉。

帝龍復(fù)原（圖源@Robert Nicholls）

一旦原始羽毛開(kāi)始分叉，

它們就能呈現(xiàn)出各種新的形狀。

羽毛的中心部分變成

被稱為羽軸的硬化結(jié)構(gòu)，

上面有許多小倒刺和小枝，

形成了羽毛片。

侏羅獵龍復(fù)原（圖源@Tom Parker）

與鳥(niǎo)類關(guān)系密切的恐龍，

如小盜龍（Microraptor）和

始祖鳥(niǎo)（Archaeopteryx），

都有這樣的羽毛。

小盜龍（圖源@Durbed）

為了更好地了解

羽毛的演化歷史，

讓我們來(lái)看看

這些有羽毛生物的家譜。

雙冠龍（圖源@Eduard Solà）

就從獸腳亞目恐龍開(kāi)始：

它們包括食肉雙冠龍

（Dilophosaurus）

和鸚鵡狀的雜食竊蛋龍等

（Oviraptor）。

竊蛋龍（圖源@The dinosaur book）

還有一群獸腳亞目恐龍

——被稱為虛骨龍

（ coelurosaurs ），

這群恐龍的每一個(gè)分支

都有某種證據(jù)表明

身體覆蓋著羽毛，

無(wú)論是絨毛還是全身羽毛。

虛骨龍（圖源@Esv Sam / Olai Ose / Skjaervoy Kabacchi）

這個(gè)群體包括鳥(niǎo)類，

還有其他各種各樣的

獸腳亞目恐龍，

比如有巨大手爪的鐮刀龍

（ Therizinosaurs ）。

鐮刀龍復(fù)原（圖源@PaleoNeolitic）

但這還不是全部。

在恐龍族譜的另一邊，

有另一個(gè)更廣泛的群體，

叫做鳥(niǎo)臀目恐龍

（ ornithischians）。

它們也有類似羽毛的

身體覆蓋物。

鳥(niǎo)臀目恐龍（圖源@Daderot）

以鸚鵡嘴龍

（Psittacosaurus）為例，

它是一種小角恐龍，

曾經(jīng)在中國(guó)到處奔跑。

人們發(fā)現(xiàn)它的尾巴上長(zhǎng)著

保存完好的刺狀細(xì)絲。

鸚鵡嘴龍復(fù)原（圖源@Robert Nicholls）

同樣，一種來(lái)自俄羅斯的

侏羅紀(jì)恐龍化石，

叫做庫(kù)林達(dá)奔龍

（Kulindadromeus），

也顯示它幾乎覆蓋著

類似羽毛的結(jié)構(gòu)。

庫(kù)林達(dá)奔龍復(fù)原（圖源@Durbed）

事實(shí)上，羽毛和

類似羽毛的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在

這些非常不同的恐龍群中

可能意味著：

原羽毛在歷史上

不止一次進(jìn)化；

這些羽毛在未來(lái)的一些

種群中（如鳥(niǎo)類）被保留下來(lái)，

但在另一些種群中消失了。

羽毛化石（圖源@arstechnica.com）

一些特定恐龍群中

羽毛存在的很好的數(shù)據(jù)。

但有些恐龍我們沒(méi)有直接證據(jù)

證明它們有羽毛。

我們便可以通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育括號(hào)

（ phylogenetic bracketing）

——利用相關(guān)物種的特征

來(lái)做出有根據(jù)的猜測(cè)。

系統(tǒng)發(fā)育括號(hào)推測(cè)生物形態(tài)（圖源@Smokeybjb）

即雖然沒(méi)有直接證據(jù)表明

霸王龍（T. rex）身上有羽毛，

但這只暴龍很有可能

至少有一點(diǎn)毛絨絨的，

因?yàn)樵谄渌埳砩?/section>

也發(fā)現(xiàn)過(guò)原始羽毛。

霸王龍復(fù)原（圖源@Aylin Woodward）

那么，這些生物最初

為什么會(huì)長(zhǎng)出羽毛？

（圖源@Fred Wierum）

首先，羽毛是

很好的絕緣材料，

部分羽毛鮮艷的顏色

在信息表達(dá)時(shí)也非常方便。

中華龍鳥(niǎo)的尾巴上有

銹紅色和白色的條紋，

這可能幫助它

向其他物種發(fā)出信號(hào)。

中華龍鳥(niǎo)（圖源@Benjamin Buckland ）

同樣，一種名為耀龍

（ Epidexipteryx）

的小型奇怪恐龍的化石顯示，

它有長(zhǎng)長(zhǎng)的帶狀尾羽，

十分艷麗。

耀龍復(fù)原（圖源@Nobu Tamura）

隨著時(shí)間發(fā)展，

原始羽毛開(kāi)始變得更加復(fù)雜，

看起來(lái)更像鳥(niǎo)類翅膀的結(jié)構(gòu)。

但它們對(duì)地面上的生活

仍有很多用處。

羽毛化石（圖源@ University Of South Florida）

例如，在蒙古發(fā)現(xiàn)了一具

令人驚奇的葬火龍骨架，

根據(jù)對(duì)其親屬的了解，

這只恐龍可能用

覆蓋著羽毛的前肢

來(lái)保護(hù)它的巢穴。

葬火龍（圖源@Steve Starer）

對(duì)現(xiàn)存鳥(niǎo)類的研究表明，

鳥(niǎo)類在奔跑時(shí)扇動(dòng)翅膀

可以更好地抓住傾斜的地面。

體型較小、前肢長(zhǎng)羽毛的

獸腳亞目恐龍

可能擁有這種技術(shù)，

用來(lái)躲避大型非攀爬捕食者。

羽毛化石（圖源@.discovermagazine.com）

最后，羽毛可以使

一些生物成為更好的獵手。

像恐爪龍（ Deinonychus）

這樣有長(zhǎng)長(zhǎng)的前肢羽毛的

陸生恐龍可能像現(xiàn)代的迅猛龍

——將小獵物固定住，

并扇動(dòng)翅膀來(lái)幫助它們穩(wěn)定抓地力。

恐爪龍復(fù)原（圖源@.discovermagazine.com）

時(shí)至今日，羽毛的演化

成為研究恐龍進(jìn)化和

鳥(niǎo)類形成的重要部分。

對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，每一個(gè)新發(fā)現(xiàn)

都將繼續(xù)增強(qiáng)我們對(duì)

地球生物演化的認(rèn)識(shí)和了解。

（圖源@Natural History Museum）

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參考資料：

[1] Hone D W E , Tischlinger H , Xu X , et al. The Extent of the Preserved Feathers on the Four-Winged Dinosaur Microraptor gui under Ultraviolet Light[J]. Plos One, 2010, 5(2):e9223.

[2] Countershading and Stripes in the Theropod Dinosaur Sinosauropteryx Reveal Heterogeneous Habitats in the Early Cretaceous Jehol Biota.

[3] Theagarten, Lingham-Soliar, Alan, et al. A new Chinese specimen indicates that 'protofeathers' in the Early Cretaceous theropod dinosaur Sinosauropteryx are degraded collagen fibres[J]. Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2007.

[4] Xu X , You H , Du K , et al. An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae.[J]. Nature, 2011, 475(7357):465-470.

Geology、Science、BBC、維基百科、搜狐、百度百科等

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