“隱藏的寶石”恐龍皮膚化石揭示了羽毛進化的驚喜

羽毛強壯而輕盈，美麗且結構精確，是脊椎動物有史以來最復雜的皮膚附屬物。

盡管人類一直在玩羽毛自史前以來，我們仍然有很多不了解的地方。

我們新研究發現一些最早有羽毛的動物也有像爬行動物一樣的鱗片狀皮膚。

繼第一個羽毛首次亮相之后恐龍,中華龍鳥（Sinosauropteryx prima）在1996，一連串的發現描繪了一幅越來越有趣的羽毛進化圖景。

我們現在知道很多恐龍還有它們的飛行表親，翼龍，有羽毛.過去，羽毛的形狀更多——例如，絲帶狀羽毛在恐龍和滅絕的鳥類中發現了擴大的尖端，但在現代鳥類中沒有發現。今天只有一些古老的羽毛類型被鳥類繼承。

古生物學家還了解到，早期的羽毛不是為了飛行.早期羽毛的化石結構簡單，身體分布稀疏，因此它們可能用于展示或觸覺感知。

翼龍化石表明它們可能扮演了在體溫調節中的作用和顏色圖案.

盡管這些化石令人著迷，但古老的羽毛只講述了羽毛進化的一部分故事。其余的動作發生在皮膚上。

今天鳥類的皮膚柔軟而進化支持，羽毛的控制，生長和色素沉著，與爬行動物的鱗片狀皮膚不同。

化石恐龍皮膚比你想象的更常見。然而，迄今為止，只有少數恐龍皮膚化石在微觀層面上被檢查過。

這些研究，例如，2018 年對四種保存完好的皮膚化石的研究表明，早期鳥類及其近親恐龍的皮膚（腔龍）已經很像今天鳥類的皮膚了。在類似鳥類的恐龍出現之前，類似鳥類的皮膚就已經進化了。

因此，要了解類似鳥類的皮膚是如何進化的，我們需要研究在進化樹中早期分支的恐龍。

我們的研究表明，至少一些有羽毛的恐龍仍然有鱗片狀的皮膚，就像今天的爬行動物一樣。該證據來自一個新的標本鸚鵡嘴龍，一只有角的恐龍刷毛狀尾巴上的羽毛。

鸚鵡嘴龍生活在白堊紀早期（約1.3億年前），但其氏族鳥鱗恐龍，在三疊紀時期（約2.4億年前）與其他恐龍分道揚鑣。

在新標本中，軟組織是肉眼隱藏的。然而，在紫外線下，鱗片狀皮膚會散發出橙黃色的光芒。皮膚保存在軀干和四肢上，它們是身體沒有羽毛的部分。

這些明亮的顏色來自二氧化硅礦物，這些礦物負責保護化石皮膚。在化石化過程中，富含二氧化硅的液體在皮膚腐爛之前滲透到皮膚中，以令人難以置信的細節復制了皮膚結構。保留了精細的解剖特征，包括表皮、皮膚細胞和皮膚色素稱為黑色素體.

化石皮膚細胞與現代爬行動物皮膚細胞有很多共同之處。它們具有相似的細胞大小和形狀，并且都具有融合的細胞邊界——這是只有在現代爬行動物中才知道的特征。

化石皮膚色素的分布與現代鱷魚鱗片中的分布相同。然而，按照爬行動物的標準，化石皮膚似乎相對較薄。這表明化石鱗片在鸚鵡嘴龍在組成上也與爬行動物鱗片相似。

爬行動物的鱗片堅硬而堅硬，因為它們富含一種皮膚構建蛋白質，即堅韌的角質β蛋白.相比之下，鳥類柔軟的皮膚由不同的蛋白質類型組成，即角蛋白，角蛋白是頭發、指甲、爪子、蹄子和我們皮膚外層的關鍵結構材料。

為了提供物理保護，薄而裸露的皮膚鸚鵡嘴龍一定是由堅韌的爬行動物式角質β蛋白組成的。如果沒有羽毛作為保護，較柔軟的鳥類式皮膚會太脆弱了。

總的來說，新的化石證據表明鸚鵡嘴龍在沒有羽毛的地方有爬行動物式的皮膚。尾巴，保留了一些羽毛標本，不幸的是，在我們的標本中沒有保留任何羽毛或皮膚。

然而，其他的尾羽標本表明一些類似鳥類的皮膚特征一定已經進化到可以將羽毛固定到位。因此，我們的發現表明，早期的羽毛動物具有混合的皮膚類型，僅在身體的羽毛區域具有類似鳥類的皮膚，而皮膚的其余部分仍然是鱗片狀的，就像現代爬行動物一樣。

這種分區開發將確保皮膚保護動物免受磨損、脫水和病原體的侵害。

接下來呢？

科學家需要探索的下一個知識差距是從爬行動物式皮膚的進化轉變鸚鵡嘴龍到其他羽毛較重的恐龍和早期鳥類的皮膚。

我們還需要更多的實驗來研究化石化過程本身。關于軟組織如何化石，我們還有很多不了解的地方，這意味著很難分辨化石中的哪些皮膚特征是真實的生物特征，哪些只是化石的人工制品。

在過去的 30 年里，化石記錄在以下方面讓科學家感到驚訝：羽毛進化.未來羽毛化石的發現可能有助于我們了解恐龍及其親戚如何進化飛行、溫血新陳代謝以及它們如何相互交流。

楊子霄，博士后研究員，科克大學學院和瑪麗亞·麥克納馬拉，古生物學教授，科克大學學院

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