你见过鸟类的那些带有彩色斑点的蛋吗?你可知这种五彩斑斓来自何处?长久以来,科学家一直认为,只有鸟类才能产出彩色的蛋壳。然而,一项新的研究却在一个非鸟类的恐龙化石中发现了两种决定鸟类蛋的所有颜色变化的色素。
于是一个根本的问题出现了:是现代鸟类从非鸟类恐龙祖先那里继承了蛋的颜色?还是在漫长的生物演化史中,蛋的颜色独立进化了好几次?现代鸟类彩色的、布满斑点的蛋是从非鸟类恐龙祖先那里继承下来的一项创新。
耶鲁大学的Jasmina Wiemann说,在兽脚亚目恐龙(一种包括霸王龙和小翼恐龙在内的恐龙谱系)的蛋壳中发现的那些有颜色的图案与现代鸟类非常相似。越来越多的文献表明,许多曾被认为是鸟类独有的特征,例如羽毛、飞行、大脑组织和飞行所需的适应性代谢,早在现代鸟类之前就已经进化出来了。这进一步地模糊了鸟类和非鸟类恐龙之间的界限。
鸟蛋的所有颜色都源自于两种色素:一种是名为原卟啉的红褐色色素,还有一种是名为胆绿素的蓝绿色素。原卟啉会产生斑点,只出现在蛋壳柔软的外表皮层中;而胆绿素则位于鸟蛋外壳较深、较脆的部位。2015年,Wiemann和同事报告说,黄氏河源龙的蛋壳化石同时含有这两种色素的痕迹。黄氏河源龙有着像鸟类那样短的喙和头冠,属于窃蛋龙科,它们生活在7000万年前的中国。这表明了色素的进化起源比我们想象的要早得多。
那么在非鸟类恐龙和它们的近亲中,蛋壳有颜色的现象有多普遍呢?为了搞清楚这一问题,Wiemann和她的团队使用了一种叫做拉曼光谱的技术,来追踪19个物种的蛋壳中这两种色素的痕迹。这些物种都处于非鸟类恐龙扩展的族谱上,从美洲短吻鳄,到鸡和鸸鹋等现代鸟类,再到非鸟类恐龙。
拉曼光谱技术使用激光束,壳层中的色素分子会散射光束,色素分子会在特征波长处产生峰值——就像指纹匹配一样。
研究人员还分析了各种非鸟类恐龙的蛋壳,包括超过6种不同的兽脚亚目恐龙、植食性带头冠的鸟臀目慈母龙、长颈泰坦巨龙。长颈泰坦巨龙以及现代的美洲短吻鳄都有着被掩埋的巢穴,在它们的蛋壳中,研究人员没有发现这些色素的痕迹。
但在兽脚亚目恐龙(如恐爪龙)以及大美洲鸵、鸡等丧失了飞行能力的现代鸟类的蛋壳中,却发现了蓝绿色素或红褐色素的痕迹——或者两者兼而有之,而且它们的蛋壳色素图案,或者说颜色分布的位置几乎完全相同,这些动物的巢穴至少是部分开放的。研究小组报告说,这表明鸟类蛋壳的颜色进化只发生过一次,而不是多次。
Wiemann解释说:“我们可以根据颜色推断出许多生态学和古生物学信息,比如筑巢生物学和行为。”例如,研究小组发现,那些蛋壳颜色鲜艳的非鸟类恐龙,有着开放、或部分开放的巢穴,恐龙可以直接栖息在蛋上,就像现代鸟类一样。那些有着无色蛋壳的恐龙,包括鸟臀目和蜥脚类恐龙,则会把蛋埋藏起来,就像现代鳄鱼和乌龟一样。
蛋壳色彩斑澜和开放的巢穴之间为什么会存在联系呢?一种可能的解释是因为需要伪装:现代鸟类蛋壳的整体色调旨在模仿筑巢环境的色调。另一种可能的原因是,彩色蛋壳或许可以帮助调节孵化蛋的温度。此外,蛋壳上独特的色素图案可能有助于动物辨认自己的蛋。Wiemann说:“这表明生态比我们想象的要复杂得多。”