一具小小的骨架摊展在石板上,四肢伸入周围一圈深色痕迹之中。在 Maiopatagium furculiferum 的化石里,毛发与皮肤的残迹保存着曾托住这只侏罗纪滑翔动物的膜面。[1]
这件标本来自距今约 1.6 亿年的世界,出土于中国东北的髫髻山组。这里发现的化石显示,哺乳动物及其近亲当时已在尝试离开地面生活。Maiopatagium 属于哈拉米兽类,是广义哺乳动物家族中一个已经灭绝的分支。它的模样让人联想到鼯鼠,这可以作为理解它的起点,前提是将两者放在各自独立的演化支系上。[2]
细看骨架旁的空隙
Qing-Jin Meng 及其同事于 2017 年描述了这件化石。主岩板保存了几乎完整的骨架,破碎而薄的对应岩层则留有体表覆盖物的对应痕迹。在紫外光照射下,研究人员能够将保存下来的毛发和膜组织与周围岩石区分开来。他们据此辨认出一片从腕部延伸至踝部的膜、另一片位于前肢前方的膜,以及一片保存不完整的后膜。[1]
四肢之间的空隙因此值得细看。仅有骨架时,动物活着时体表能伸展多远,要靠估算;这件化石中的组织痕迹,则让膜面轮廓有了更明确的依据。轮廓的含义仍须结合解剖来解释,一片色痕本身说明不了它曾有何种功能。不过,这些痕迹紧邻着仍保持关节相连的骨骼,让研究人员得以追问比「这只动物看起来能否攀爬」更具体的问题。
修长的四肢、延长的指趾和保存下来的膜组织,共同支持了它是树栖滑翔动物的解释。[2] 这组证据的说服力,来自各项特征之间的相互印证。它们各自补充了一部分信息:膜面、托住膜面的骨骼,以及适合在枝条间活动的身体。化石保存了推断这种行为所依据的身体条件,至于它在空中的一次行程,仍留在推断之中。
肩部的一种陌生构造
肩部带来了意外发现。锁骨与间锁骨连成刚性的叉骨状构造。研究人员认为,滑翔所需的活动能力来自肩部的其他关节;现生有袋类和胎盘类滑翔动物则依靠锁骨与胸骨之间可转动的连接,两者的安排有所不同。[1]
外形上的相似,可以掩盖内部力学构造的差异。借用鼯鼠的轮廓来描绘一种灭绝动物,有助于想象它如何移动;继续寻找这项类比的局限,才能从中读出更多信息。哪些连接是固定的?前肢又能从哪些部位活动?沿着这些问题,熟悉的外形便成为解剖研究的起点。
David Grossnickle 及其同事于 2020 年发表了一项范围更广的研究,将现生滑翔动物与化石类群纳入比较。现生滑翔类群的四肢通常比其他树栖哺乳动物更长、更纤细,但彼此的骨架仍有显著差异。作者将这种现象称为「不完全趋同」:不同类群在演化中反复走向相似的功能解法,身体形态却依然各有特点。[3]
这一结果也给 Maiopatagium 的独特构造留下了解释空间。判断它与现生滑翔动物的差异时,仍须把保存下来的膜组织和其余骨骼一并纳入考察,差异本身不足以推翻滑翔的解释。反过来,要确定完整的飞行器官配置,还须补上修长四肢以外的证据。比较的用处,在于检验具体特征,同时留意体型大小和膜组织的附着位置。[3]
让动物重回树间
要复原一只活着的 Maiopatagium,还得再向前走一步。芝加哥大学关于插画制作过程的报道介绍,研究团队以 CT 扫描为依据制作三维骨骼模型,再据此绘制插画、制作动画。插画师 April Neander 还参照现生动物,补全化石缺失的部分,包括外耳的样貌。[4]
复原后的动物鲜活得仿佛近在眼前。这份鲜活,来自保存下来的身体构造,也来自对缺失部位和姿态的取舍。读者可以欣赏复原图,同时分辨哪些部分经过测量,哪些来自推断,哪些是为了呈现一个完整的活体而作出的选择。此时回看照片颇有帮助:伸展的骨骼在一些部位仍清晰分明,周围的组织痕迹却比插画中的翼膜凌乱得多。
那片森林也有别于今天常见的景象。研究人员将这些动物放在侏罗纪的植被环境中:当时开花植物尚未占据优势,蕨类与裸子植物主导着森林,后者包括针叶植物和苏铁类。他们推断这些动物以植物为食,而这片环境中的食物种类,与今天许多滑翔动物栖居地的食物有所不同。[2]
它在那些树木之间的一跃,留待我们复原;骨骼旁留下的翼膜,则可以直接检视。Maiopatagium 让这两者难得地靠近:石中保存的一片膜面,为推论它曾经的空中生活留下了依据。
来源
- Meng、Grossnickle、Liu、Zhang、Neander、Ji 和 Luo,〈New gliding mammaliaforms from the Jurassic〉。Nature 548(2017),291–296——原始描述、保存下来的膜组织及肩部解剖。
- Matt Wood,〈First winged mammals from the Jurassic period discovered〉。University of Chicago News,2017 年 8 月 9 日——年代、地质背景、亲缘关系及生态解释。
- David Grossnickle,〈Data from: Incomplete convergence of gliding-mammal skeletons〉。Dryad(2021),配套于 Grossnickle 及其同事 2020 年发表于 Evolution 的论文——研究概要、比较测量数据及研究论文链接。
- Ingrid Gonçalves,〈Mammals like us〉。The University of Chicago Magazine,2017 年秋季——署名 Zhe-Xi Luo 的标本照片,以及 CT 扫描与科学复原的过程介绍。