千万年前的恐龙蛋和早餐的咸鸭蛋有什么不同
出品:科普中国
作者:廖俊棋(中科院古脊椎所)秦子川(英国布里斯托大学)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
皮蛋是我们中国特有的也很常见的一种食品,但因为它黑乎乎的外表给人一种放了很久的感觉,于是没见过皮蛋的外国人给它取来了一些有趣的名字——世纪蛋(centuryegg)、百年蛋(hundred-yearegg),甚至是千年蛋(thousand-yearegg,millenniumegg)。当然,真实世界中,皮蛋肯定不是千百年前的蛋,但如果真的有蛋“腌渍”了上千万年,它会是什么样呢?
△连食物链顶端的贝爷都要对皮蛋“敬畏三分”(图源:《跟着贝尔去冒险》节目截图)
不要觉得不可能,自然界中还真有腌渍了千万年甚至上亿年的蛋,那就是蛋化石。
我们常吃的咸鸭蛋、皮蛋、糖心蛋等等,制作工艺不外乎都是把蛋浸泡在不同的物质或香料中,让蛋内部的成分与周围的物质发生代换,而这一过程其实和化石形成的过程非常相似。化石的形成也是生物死亡后经过快速掩埋,让原本的有机体结构和周围的岩石矿物逐渐代换,变成类似石头的结构。
△腌渍数千万年的恐龙蛋想来一颗吗?(图片来源:ICphoto)
放了这么久的蛋自然是不能吃也不能孵化了,但它们却有更重大的意义——科学家能通过对这些化石的研究,了解许多演化的问题,让我们知道最早的蛋是什么样貌、有什么特征等等。
通过这些对“蛋”的研究,许多原来关于“蛋”的观点被一一颠覆。
最早的恐龙蛋是硬壳蛋,还是软壳蛋?
无论是家常的西红柿炒鸡蛋还是下饭的咸鸭蛋,这些我们日常食用的蛋,大多来自于鸟类,而鸟类其实与恐龙有着密不可分的关系。随着长有羽毛的恐龙、四个翅膀的恐龙、孵蛋的恐龙等化石证据的出现,科学家们已经认定鸟类其实就是恐龙唯一没有灭绝的后裔。因为恐龙属于爬行动物中的“主龙类”,鸟类和鳄鱼都属于这个“主龙类”,所以它们的蛋在一定程度上存在着共性,比如这些蛋外部都有一层坚硬的钙质壳。
△小盗龙就是恐龙演化到鸟类的重要过渡,可以看到早期的飞行还要靠后肢的另一对翅膀来辅助(图源:维基百科)
现在,人们已经发现了许多不同种类和形状的恐龙蛋,有长的、有圆的,而且都跟鸟类的蛋一样,外部有硬壳。加上现生的鳄鱼也都是硬壳的蛋,所以一直以来,科学家们认为这种硬壳的特征可能在主龙类的祖先中就出现了,因此它们的后代的蛋也都是硬壳的。然而,在中国发现的翼龙蛋却推翻了这个说法,在新疆找到的翼龙蛋化石,虽然经过了石化,却明显有着软壳蛋的特征。
△翼龙的软壳蛋化石(图源:参考文献〔1〕)
而科学家也找到了最新的证据,证明了原始的恐龙蛋壳其实也是软的。
这项成果发表在《自然》杂志上,主要的研究对象是两种比较原始恐龙的蛋。
△三角龙复原想象图(图片来源:Veer图库)
△腕龙复原想象图(图片来源:Veer图库)
其中一个是原角龙的蛋,它是大名鼎鼎的三角龙、中国角龙等角龙类恐龙的祖先类群;而另一类则是鼠龙的蛋,它是蜥脚型类的原始类群,也就是著名的梁龙、腕龙、马门溪龙的原始亲戚。
此次研究对包括上述恐龙蛋在内的大量标本进行了组织学和拉曼光谱分析。拉曼光谱分析法是近年来开始引入古生物学领域的新研究手段,基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,科学家们得以对恐龙蛋化石的表面保存下来的分子进行分析。这也让科学家们对恐龙化石的研究逐步细化,进入到了分子尺度。
基于上述研究,科学家们发现即使对于化石蛋而言,在组织学特征和分子化合物保存方面,软壳蛋和硬壳蛋依然有非常明显的差异。这次主要分析的两种恐龙蛋,就与我们常见的硬壳恐龙蛋不同,是软壳蛋。那么,恐龙蛋中的软壳和硬壳究竟是如何演化的呢?最早的恐龙蛋是软壳还是硬壳的呢?
研究人员采用了另一种风头正盛的分析方法——祖先特征状态重建法,在恐龙的系统发育树上重建了以硬壳蛋、软壳蛋两种特征的祖先状态。
研究发现,虽然我们发现的大量晚白垩世的恐龙蛋都是硬壳的,但实际上早期恐龙是像现在的蛇一样,产软壳蛋的。恐龙是在演化过程中逐渐并多次地演化出了生产硬壳蛋的能力,其中鸟脚类恐龙和兽脚类恐龙看似类似的硬壳蛋并不同源,而是独立演化的结果。
这个结果也解释了困扰科学家们多年的一个问题,那就是恐龙统治陆地超过1.6亿年,但我们仅在白垩纪发现了大量的恐龙蛋化石,这是为什么?这次的研究指出,三叠纪和侏罗纪的恐龙主要生产软壳蛋,这种蛋壳很难保存成为化石,因此也就难以被发现了。
找到恐龙时代最大颗的软壳蛋,但下蛋的却是…!
前面说到软壳蛋大家可能比较陌生,因为我们生活中很少能见到这种蛋。不过自然界中,软壳的蛋并非特别罕见,许多蜥蜴、蛇产的蛋就是软壳的。蜥蜴和蛇跟前面提到的“主龙类”不同,属于另外一个大类群,称为“有鳞类”,它们在恐龙制霸的中生代生存下来,有些分支甚至回到了海中,变成体型惊人的可怕怪物。
△软壳的蛇蛋(图源:
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