鳥類的祖先是恐龍？　科學家驚嘆：從未想過這輩子能見到這種化石

編按：「鳥類祖先是某種恐龍」的概念，多年來遭到許多知名人士的反對，而每個都基於不同的論點。

歐斯壯發掘出來的恐龍大小如大型犬，但骨骼卻是中空的，重量較輕。這種動物的尾巴具有肌肉，力量極強大的後肢上帶有爪子。這些爪子位於關節上，代表可以用來剝去獵物的外皮。歐斯壯把這種動物命名為恐爪龍（Deinonychus）。在他後來的科學專文中使用的是標準的枯燥格式，不過裡面卻藏了對恐爪龍的描述：「捕食能力強，極度機敏，活動力高。」

恐爪龍只是個開始。歐斯壯和跟隨他腳步的人改變我們對於恐龍的想法，在此同時，也顯示出達爾文回應米瓦特所具備的力量。研究人員詳細檢視這些爬行動物骨骼上的每個突起、孔洞與特徵，並比較了化石與現存鳥類骨骼。他們很快就得出結論，恐龍（特別是兩足步行的種類）和鳥類之間有很多共同的特徵。這些獸腳類恐龍（theropod dinosaur）有好幾組鳥類的地點。他和助理漫步在峭壁邊，一個從岩石突出的東西讓他們停下腳步。那是一個特徵，包括中空的骨骼以及快速的生長速率。牠們應該是代謝速度快又活躍的動物。

雖然那些恐龍與鳥類之間有許多相似之處，但卻沒有最重要的特徵：羽毛。羽毛是身為鳥類的必要條件，與鳥類的成功與飛行的起源有關。

1997 年，古脊椎動物學學會在美國紐約自然史博物館召開會議。大部分與會者都知道有些事情正在暗中進行。這種國際性會議通常一成不變，在演講與海報展示之間穿插著雞尾酒會和社交活動。在那種場合下，學會成員往往依照各自研究的生物種類，分成一個個小圈圈。研究哺乳類動物的學者會去聽哺乳類動物的演講，鳥類古生物學家會去聽鳥類的專題演說。我們彼此交流，然後在科學議程中各自分開。

但是1997 年的會議完全不同。在每個演講廳和小圈圈中都有耳語流傳：「你看過了嗎？」「真的嗎？」

恐爪龍：有恐怖爪子的恐龍。（八旗提供）

來自中國的同仁展示了一種新動物的照片，那是在北京西北方遼寧省的農民所發現的。這種動物有中空的骨頭、帶爪的前肢和腳，以及一條長長的尾巴。類似恐爪龍的恐龍都有這種特徵。但是這個化石保存的狀況極佳，包覆在質地細緻的岩層中，保留了所有印痕和石化的軟組織片段。那些耳語傳的就是這件事—包圍整隻恐龍的，毫無疑問就是羽毛。那不是發育完整的羽毛，而是簡單的絨毛。這隻恐龍具有原始的羽被。

歐斯壯當時是聽眾，而我還只是年輕的科學家。依然記得在演講之間的休息時間，和這位非常資深的科學家說話。他哭了，一具化石證實了他三十年以來的研究工作。當時他說：「我第一次看到這些照片時，腿都軟了。覆蓋在那隻恐龍身體上的東西，我們從來沒有在世界上任何地方看到過。」他後來說： 「我從沒有想到能夠活著見到這樣的化石。」

1997 年，我們在紐約看到的那隻帶羽毛的恐龍，是這些中國發掘地點發現的首波新化石。在接下來幾十年當中，大約有十二種帶羽毛的化石從中國出土，顯示出肉食性恐龍有各種羽毛。其中最原始的，身上羽毛只是簡單的管狀構造；親緣關係最接近始祖鳥和鳥類的，則具有真正的羽毛—具備了中軸和兩側細緻的分支。羽毛不是專屬於鳥類的特徵，所有類型的肉食恐龍幾乎都有帶羽毛的種類。鳥類還有其他特徵：牠們全部都有叉骨、翅膀，以及用於飛行的特化腕骨。鳥類翅膀典型的骨骼排列，包括一根骨頭、兩根骨頭、腕骨和指骨。鳥類的指骨只有三根，而不是如人類有五根；中央那根特別長，用來讓羽毛連接其上。鳥類的腕骨比較少，其中一個像是大的新月，因此稱為半月骨（semilunate bone）。

帶羽毛的恐龍證明了歐斯壯和其他人認為恐龍是鳥類親緣關係最近物種的說法。（八旗提供）

越是深入研究，就發現到越多鳥類用於飛行的新特徵，像是羽毛，就非鳥類所獨有。肉食恐龍隨著時間過去，長得越來越像鳥類。原始的似鳥恐龍四肢上面有五根指。經過了數千萬年，有些種類的指頭變少了，最後變成像是鳥類的前肢那樣， 只有三根指，同時中間那根也變長了，像是鳥類那樣能讓羽毛附著。這些恐龍也像鳥類一樣少了腕骨，卻發展出半月骨，就如同用這些構造來飛行的鳥類一樣。牠們甚至有了叉股。那些恐龍都無法飛行，但全都有一些羽毛。原始的是構造簡單的羽毛覆蓋身上，複雜的則是如同始祖鳥和後來恐龍那樣的羽毛。那些羽毛對於恐龍的用處是什麼？有些古生物學家認為，羽毛只是一種用來找尋伴侶的裝飾；另一些古生物學家則認為， 原始的毛茸茸羽毛是用來隔熱，能讓身體的溫度增加。羽毛可能同時有兩種功用，然而不論羽毛在那些恐龍身上的功用是什麼，羽毛的起源幾乎與飛行無關。

如同脊椎動物從水中到陸地上生活時肺臟和四肢功能的改變，用於飛行的新特徵在飛行能力出現之前就已經出現了。中空的骨骼、快速的生長速度、高新陳代謝率、翅膀般的前肢， 以及腕骨與關節，當然還有羽毛，這種種特徵最先出現在陸地上生活、能快速奔跑去捕捉獵物的恐龍身上。重大的改變不是發展出新器官這回事，而是讓舊特徵改變，而擁有新的用途與功能。

以前大家都認為羽毛是為了幫助鳥類飛行、肺臟是為了讓動物在陸地生活而出現的。這些看法合乎邏輯又顯而易見，但卻是錯誤的。更有甚者，我們一個多世紀前就知道這回事了。這不是隱藏得很深的秘密，生物的新特徵都不是在相關的重大轉變進行時才出現的。羽毛不是在進行飛行的演化時才出現，肺臟和四肢不是在登上陸地時才出現。除此之外，這些以及其他生物演化史中的重大變革，如果真的是那樣的話，就不可能出現了。生物演化史中的重大變化，不需等到許多新特徵同時出現。大變革來自於把改動舊特徵之後，讓它擁有新用途。沒有哪件事情是在你所想的那個時間才開始的。

這是演化帶來變革的故事。生物演化史中的改變是一條蜿蜒的道路，時時得繞道、處處有死巷，創新出現的時機不當就只能遭受失敗。達爾文的那五字箴言，說明了許多創新都是由之前存在的特徵出現功能變化之後而來的。這讓我們瞭解到器官、蛋白質甚至DNA 的起源。

不過魚類、恐龍和人類的身體，並不是在受精時就完整出現的。身體在代代相傳的過程中會進行重新打造，製作方法是由親代傳到子代。發明之母就在這些方法之中，可能在某個時空脈絡下出現，而在另一個時空背景下改變了目的。這點，一如達爾文所預見。

作者簡介

尼爾・蘇賓 Neil Shubin

美國古生物學家，他是美國芝加哥大學有機生物與結構學系的班斯利講座教授，於2011年入選美國國家科學院院士，住在芝加哥。

他最重要的發現包括找到一塊三億七千五百萬年歷史的提塔利克魚化石，被認為是魚類和陸地動物之間的重要過渡形式，受到世界各地媒體報導。蘇賓是紐約時報暢銷書《我們的身體裡有一條魚》(YOUR INNER FISH) 作者。2015年，他主持了以「我們的身體裡有一條魚」為基礎的艾美獎公共電視迷你劇。

譯者簡介

鄧子衿

科學編輯與譯者，主要翻譯生命科學以及與食物相關的書籍，最近翻譯的作品有《雜食者的兩難》、《廚藝之鑰》、《醫學之書》、《尼安德塔人：尋找失落的基因組》、《生命的法則》。

※本書擷取自《我們身體裡的生命演化史：演化如何打造出身體，而身體的演化又如何構成新的物種？ 一部關於器官、組織、細胞、DNA長達40億年的故事》