追溯恐龍的顏色

人們看到的恐龍顏色是科學家推測出來的，有沒有方法可以復原一億多年前恐龍的真實顏色？

古生物專家根據恐龍化石的結構，科學地復原了它的身軀。但對它的皮膚或羽毛顏色，則是借鑒現生動物的習性和顏色推斷出來的。這就存在很多不確定性，也沒有堅實的科學依據。（圖1）

恐龍是不是現今人們描繪的褐色或綠色？如果不是，那會是什么顏色呢？

2009年3月由北京自然博物館和國外大學多位科學家組成的研究團隊，針對恐龍身上的毛色，進行了全面而翔實的研究。這也是科研人員首次聯合對恐龍顏色進行分析。他們希望能從冰冷的化石上找到一些線索，從而重新勾畫出真實的恐龍色彩。

孟慶金（北京自然博物館館長）：現在有關恐龍的皮膚或者羽毛的顏色，都是科學家、藝術家的估計，沒有太多科學依據。我們想，能否用科學的方法探索到它的原本顏色？

恐龍作為中生代地球的統治者，主宰地球l.6億年后滅絕了蹤跡。但古生物學家通過對恐龍化石的研究，推測出不少恐龍的形態及習性。

恐龍就像現生動物一樣：有大的，有小的；有的以兩條腿走路，有的以四條腿走路；有的吃植物，有的吃動物。但恐龍的皮膚或者羽毛究竟是什么顏色，一直是個未解之謎。

圖1 劍龍在湖邊喝水休憩模擬圖

圖2 蜥臀類恐龍

圖3 鳥臀類恐龍

從已找到的恐龍骨骼化石來看，無論是皮膚印痕、羽毛化石還是恐龍“木乃伊”，顯示的顏色都是暗色，根本無法知曉其本來顏色。

孟慶金：查閱了所有文獻，對恐龍羽毛研究還沒有成果出來。

李全國（北京自然博物館副研究員）：從我做博士論文時起，我的導師就有研究恐龍顏色的想法，直到2009年夏正式實施。

當古生物專家萌發尋找恐龍真實顏色的想法后，便開始尋找和此有關的所有線索。

科學家依據恐龍“腰帶結構”的差異，把它們分成兩大類，一類叫作蜥臀類，一類叫作鳥臀類。古生物專家從已經發掘的鳥臀類化石中，發現其中一部分恐龍進化成了現在的鳥類。（圖2）（圖3）

孟慶金：現在有一個基本認識，鳥類是恐龍的后代。于是就想到一個辦法，能不能和現生鳥類羽毛的顏色去做對比？小型獸腳類恐龍，是鳥類起源和演化的非常重要環節。現生鳥類羽毛五彩斑斕，恐龍長有羽毛，會是什么顏色？既然鳥類和恐龍有著密切關系，是否可以尋找其中的聯系呢？

北京自然博物館的古生物專家在查閱大量資料后，發現了可以把現代鳥類和恐龍化石聯系起來的線索，那就是黑素體。

為了揭開恐龍真實的顏色，科學家要在化石中發現能夠揭露顏色秘密的關鍵因素——黑素體。

李全國：什么樣的黑素體就會產生什么樣的顏色。

耶魯大學地理和地球物理系的科學家，在研究古代魷魚的墨囊時發現，在化石中有細微顆粒狀的黑素體。

黑素體直徑從不到一個μ到接近兩個μ，是頭發絲的千分之一到千分之二。它是一種包含黑色素在內的孔式細胞器官，是一種在單層膜內含有褐色和黑色的微小囊狀構造，它的形狀大小和長短決定了其中的顏色。（圖4）

換句話說，我們看到的是一種顏色，而科學家研究的是顏色對應的形狀。

李全國：這種研究以前在國內沒人做過。

既然國外專家可以通過化石中的黑素體，了解到其原來的真實顏色。那是否可以借鑒其研究經驗，用在恐龍化石上。從而，幫助科學家重新勾畫出恐龍的真實色彩呢？

李全國：國外學者在研究現代鳥類羽毛顏色是怎么產生的。這方面，他們有很好的經驗，合作研究可能更快、更好地把成果做出來 。

為了科學、真實地弄清恐龍羽毛的顏色，2009年3月，由北京自然博物館、北京大學和美國耶魯大學、德克薩斯大學等中外科學家組成研究團隊，共同開始恐龍顏色復原研究，在恐龍、現代鳥類、古鳥類等領域充分發揮各自學科優勢。科學家首先討論選取哪一種恐龍化石標本作為研究對象。

李全國：最后確定為赫氏近鳥。從結構上看，它口腔里長有牙齒，爪子比較尖銳，是一種肉食性小恐龍。鳥類口腔里已沒有牙齒，但鳥類長有羽毛，赫氏近鳥龍身上也長有羽毛，這些特征能間接證明恐龍和鳥有較近的親緣關系。

2006年，古脊椎動物研究所的恐龍專家徐星，在遼西得到一件帶羽毛的侏羅紀時代的鳥類恐龍——赫氏近鳥龍。徐星對這塊化石做了翔實的研究和記載，發現它比已知的 “始祖鳥”早500萬至1000萬年。

經鑒定它是和現在鳥類親緣關系最近的一種小型獸腳類恐龍，后被命名為“赫氏近鳥龍”。

它的出現，正式成為恐龍身上帶有羽毛的有力證據，而恐龍羽毛的出現也成為揭開恐龍顏色的開端。

李全國：保存黑素體最多的就是羽毛、毛發，所以最容易從羽毛、毛發里找到黑素體。

赫氏近鳥龍是處于恐龍向鳥類衍變中間的一種動物，選擇它可以更準確地提升復原顏色的準確率。在確定了研究恐龍的種類后，科學家開始尋找此類恐龍的化石。

李全國：以前發現的帶羽毛的恐龍標本，為保存羽毛印痕，都涂了膠保護結構，但把黑素體也蓋上了，在掃描電鏡下看不到黑素體的形狀。

恐龍化石形成的幾率可以說是千萬分之一，如果恐龍的尸體長期暴露在外而不被泥沙快速掩蓋，就會被其它動物吞食或被細菌腐蝕。只有那些死后被迅速掩埋起來的恐龍才有可能形成化石。要做赫氏近鳥龍顏色的復原圖，首先就要找到一個非常完整的赫氏近鳥龍化石標本，而且這塊化石不能涂任何膠類。

也就是要求化石第一要非常完整，第二要保持原始自然狀態。

圖4 掃描電鏡下的黑素體

圖5 完整原始狀態的赫氏近鳥龍化石標本

李全國：2008年遼寧送來一塊化石標本，羽毛印痕非常完整，結構非常清楚。適合做黑素體的研究，只要羽毛印痕保存了，基本上都能提取出黑素體來。

這塊赫氏近鳥龍化石距今約1.6億年，是從成百件此類化石中挑選出來的。它出土后沒有經過任何的人工處理。

可以清楚地看到，化石表面沒有被風化，更沒有涂任何膠類，完全處于一種原始自然狀態。從形態上看，它完整地保存了赫氏近鳥龍的全貌，可以看到清晰的羽毛印痕，特別是在前肢、后肢和尾部分布的奇特飛羽。而且，其趾爪以外的趾骨上都有羽毛覆蓋。（圖5）

很快，專家便對這塊化石進行了研究。

李全國：事先已做好準備工作，比如建立了現生鳥類羽毛系列數據庫，不同顏色羽毛有不同黑素體結構。把基礎工作做好后，再做化石的結構分析。

首先從化石里找出黑素體，分析形狀，測量密度。然后再從數據庫找出鳥類各種顏色羽毛黑素體，通過參數比較，進行判別式分析。如果吻合比較多就是顏色一致。比如說，從現代鳥類黑色羽毛找出的黑素體是長軸黑素體，如果也能從化石里找到，那就可以說赫氏近鳥龍羽毛顏色跟現在鳥類羽毛的黑色是類似的。

在掃描電鏡和透射電鏡下，看到研究人員從赫氏近鳥龍化石上所提取的樣本呈現出各類不規則的形狀。（圖6）

測量一直在繼續，專家目不轉睛地盯著屏幕上的數據，然而就在大家滿懷希望的時候，意外出現了。

李全國：第一次做竟沒有黑素體，很納悶，沒有保存住？

在成百件化石中篩選出的標本上，卻沒有發現要尋找的黑素體，這究竟是怎么回事？

李全國：后來隨著更多樣品的掃描，明白了原來那塊化石是白色的。其實黑素體本身已不存在，但它會留下一個窩，像蜂窩狀的一種結構。這樣就可以測出它的形狀、大小、密度等數據，主要靠形態特征而不靠化學成分。（圖7）

現在一種鳥類身上有若干種顏色，比如：虎皮鸚鵡，它頭上的顏色多為紅黃色，而它身上則多為綠色。那該如何提取化石中的樣品，才能科學地復原赫氏近鳥龍或許多樣的色彩呢？

李全國：為了恢復恐龍整個身體的顏色，必須從各個部位取樣，頭部、背部、腹部、四肢，這樣才能完整反映出恐龍羽毛的顏色。從現代鳥類形態看，它的不同部位有可能是不同顏色，復原恐龍顏色也應該從多個部位取樣。

為了復原這只恐龍的顏色，中美科學家在赫氏近鳥龍全身的羽毛化石中取了29個樣品，通過掃描電鏡和透射電鏡的分析，經過半年多研究，它的整體顏色描繪了出來。

李全國：統計出來的結果整體是灰色或黑色。

圖6 研究人員用鋼針在化石上提取測試物

圖7 標本的蜂窩狀結構讓科學家取得重要數據

圖8 中美科學家復原的真實恐龍圖像

當科學家確定了赫氏近鳥龍的兩種主要顏色——黑色和灰色后，我們可以了解到，一種是“恐龍絨毛”，生長在頭部、頸部，有點像豪豬的剛毛；另一種是飛羽，每個前肢上長有若干根羽干，羽干上生有細毛。小腿和腳部也生長著相當數量的羽毛，腿和腳部羽毛互相覆蓋。而后從它的頭頂和翅膀提取了黑素體。

李全國：反映出來的顏色是頭頂有一撮紅色，翅膀上有一些白色。

最終，科學家確定了赫氏近鳥龍全身羽毛的顏色。

李全國：根據對骨骼結構、尺寸的測量，恢復了它整個形態。這只赫氏近鳥龍外形大小像一只孔雀。與孔雀不同的是腿上長有很長的羽毛 ，包括前肢、爪子。嘴里有牙齒，頭部還是恐龍的結構。但身上的羽毛已像現在的鳥類，說明它和鳥類有很近的親緣關系。但從專業講，它和另外一類恐龍共同組成一個鳥類的姊妹群。

中美科學家通過現代科學技術，復原出了真實恐龍圖像：她長有4個翅膀，大小像孔雀，嘴巴像啄木鳥，臉部有斑點，頭部褐色，羽冠紅褐色，四翼條紋狀的羽毛黑白相間。（圖8）（圖9）

孟慶金：第一次恢復了一個恐龍全身的羽毛顏色。結論：現在可以排除原來恐龍都是沒有鮮艷色彩的想象，那個時候的恐龍已經有了非常艷麗的羽毛出現。

在眾多有關恐龍的資料里，看到恐龍大多身色單一，沒有絢麗而豐富的色彩。而這次對恐龍顏色的復原讓人們對恐龍有了重新的認識。

孟慶金：那個時代的恐龍羽毛有它本身的結構，結合羽毛的演化來分析，當時的羽毛還不具有飛翔的能力。研究團隊估計這些羽毛應該是為了展示，比如說吸引配偶，阻嚇要捕食它的動物等。

為恐龍復原羽毛顏色，實際上是科學家為了找到更明確的鳥類是從恐龍進化而來的證據。通過對恐龍化石樣本色彩的詳細分析，更直觀地了解了恐龍羽毛的作用，并比對出這種羽毛與現代鳥類羽毛之間的區別，以及研究出羽毛演變的過程。這也為研究恐龍向鳥類演變起到了重要的推動作用。（圖10——1圖10——2）

對于恐龍的各類研究，科學家一直沒有停止。人們通過現代技術復原了恐龍的體型，根據化石里存在的黑素體找出了揭露顏色的密碼，而這一切，只是對恐龍研究的冰山一角。還有更多的謎團等待科學家去破解。

圖9 赫氏近鳥龍在遠古叢林中模擬圖

圖10-1

圖10-2

圖10-1，10-2中美科學家在實驗室進行研究