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Oct. 17 2022

2.3億年前的神祕化石為翼龍起源之謎帶來曙光

  • 在這幅重構圖中,兩隻泰勒斯克列羅龍(Scleromochlus taylori)在2.3億年前炙熱的蘇格蘭周邊地區繞著彼此打轉。最近的新研究將斯克列羅龍分類為兔蜥科動物,牠們是古代飛行爬行類翼龍的近親。RENDERING BY GABRIEL UGUETO

    在這幅重構圖中,兩隻泰勒斯克列羅龍(Scleromochlus taylori)在2.3億年前炙熱的蘇格蘭周邊地區繞著彼此打轉。最近的新研究將斯克列羅龍分類為兔蜥科動物,牠們是古代飛行爬行類翼龍的近親。RENDERING BY GABRIEL UGUETO

  • 這件斯克列羅龍的重建模型根據化石砂岩岩板的高解析度X光掃描結果製成,砂岩僅保存了這隻生物的骨骼印痕。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

    這件斯克列羅龍的重建模型根據化石砂岩岩板的高解析度X光掃描結果製成,砂岩僅保存了這隻生物的骨骼印痕。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

  • 新的掃描結果復原了斯克列羅龍頭骨的新細節,包括部分吻部與下顎後方。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

    新的掃描結果復原了斯克列羅龍頭骨的新細節,包括部分吻部與下顎後方。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

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這種115年前出土的古生物曾是學界的謎團,現在已經由新的X光掃描解密。

在這幅重構圖中,兩隻泰勒斯克列羅龍(Scleromochlus taylori)在2.3億年前炙熱的蘇格蘭周邊地區繞著彼此打轉。最近的新研究將斯克列羅龍分類為兔蜥科動物,牠們是古代飛行爬行類翼龍的近親。RENDERING BY GABRIEL UGUETO

在這幅重構圖中,兩隻泰勒斯克列羅龍(Scleromochlus taylori)在2.3億年前炙熱的蘇格蘭周邊地區繞著彼此打轉。最近的新研究將斯克列羅龍分類為兔蜥科動物,牠們是古代飛行爬行類翼龍的近親。RENDERING BY GABRIEL UGUETO

古生物學家們從1907年起就對一組約2.3億年前成型於現今蘇格蘭地區古代沙丘中的奇怪化石深感困惑。這些化石留存下來的並非骨骸,而是骨頭印刻在粗糙沙岩上的輪廓。過去科學家為了研究這些印痕,必須將蠟或膠倒入岩板之中,待凝固之後將模型剝下,而這些技術得出的成果是隻古怪的生物。從岩板剝離的模型呈現出一隻身長20公分的爬行類,牠看似後肢長而脖子短,肋骨出奇地短且頭部特別大。

自從發現這種喚名泰勒斯克列羅龍(Scleromochlus taylori)的生物以後,科學家長年以來就不斷試圖確認牠的身份,因此這種動物在爬行類系譜中的位置不斷移動。學者們也努力想要重建牠的生活方式,例如牠是否像現在的跳鼠與其他跳躍行進的嚙齒類一樣彈跳過古老的沙丘。在出土後超過一世紀的現在,斯克列羅龍的身份之謎終於由最新的解剖學發現解謎了──這種生物構造上的發現能增進科學家對於翼龍這種與恐龍共存的飛行爬行類演化的了解。

這件斯克列羅龍的重建模型根據化石砂岩岩板的高解析度X光掃描結果製成,砂岩僅保存了這隻生物的骨骼印痕。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

這件斯克列羅龍的重建模型根據化石砂岩岩板的高解析度X光掃描結果製成,砂岩僅保存了這隻生物的骨骼印痕。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

兔蜥科是一群謎樣生物:直到最近,最出名的化石都還只有後腿和一小部分顱骨。然而2020年一篇由馬汀.艾茲庫拉(Martín Ezcurra)主導的指標性研究顯示兔蜥科和翼龍之間有許多相似的解剖特徵。這項發現讓科學家有機會破解阻礙我們了解翼龍演化起源的化石紀錄缺漏。

由於斯克列羅龍的化石幾乎是一整副完整的骨骼,「它們讓我們得以第一次見到兔蜥科更加完整的解剖構造。」艾茲庫拉說;他是阿根廷貝納迪諾.里瓦達維亞自然科學博物館(Bernardino Rivadavia Museum of Natural Sciences )的古生物學家,並未參與這項新研究。

解密斯克列羅龍

福法解密斯克列羅龍的旅途始於2018年,當時他加入蘇格蘭國立博物館的團隊,研究一批被稱作「艾爾金爬行類」(Elgin reptiles)的三疊紀化石,得名於出土地點附近的蘇格蘭城鎮艾爾金。

這些爬行類為我們提供了演化史上一段關鍵時期的快照。地球在距今約2.52億年前的二疊紀晚期經歷了已知最慘烈的大滅絕:位於現今西伯利亞的火山群釋放出巨量溫室氣體,將地球化為災難級的溫室。超過95%的物種在這次事件中死亡,後人因此稱之為「大死亡」(Great Dying)。

不過在接下來的三疊紀早期,地球生命反彈式地成長並且迅速多樣化,為今日的陸生脊椎動物備好舞台。「大自然的走向時而充滿實驗性質──你可以看到他在嘗試新事物,然後有時會脫序。」古生物學家娜塔莉.賈基斯卡(Natalia Jagielska)說;她是蘇格蘭愛丁堡大學的博士候選人,並未參與這項研究。

為了研究這些爬行類和他們怪異的解剖構造,福法和同事們專注於使用X光將這些化石掃描成高解析度影像,然後將眾多2D影像堆疊在一起,以重建出這些化石的3D輪廓。在成功掃描艾爾金爬行類中的弱肋蜥(Leptopleuron)之後,福法將目光移向傳奇性的斯克列羅龍。

在他之前的世代科學家已經明瞭要研究沒有實體的化石有多麼困難。為了建立3D模型,福法花了超過一年的時間在辨識斯克列羅龍砂岩岩板上的氣穴,同時還要考慮岩石原有的裂痕。最後福法和同事們終於成功看出細小甚微至蠟模無法記錄下來的化石細節。

這個生物的肋骨比過去研究記錄到的還要長;牠的前肢與尾部也同樣較長。福法也成功重建出過去未曾面世的整隻手與腳。最關鍵的是,福法的模型呈現了斯克列羅龍的股骨尾端──由此可確認這種生物屬於兔蜥科。

瞭解翼龍

既然現在斯克列羅龍加入了兔蜥科的行列,這枚化石就能夠幫助科學家瞭解翼龍──第一種能做到動力飛行的脊椎動物。這些生物在現代人的眼中看起來奇怪又匪夷所思,牠們屬於一個內部存在巨大差異的類群,其中包含一些天空中出現過最大型的飛行動物,且和現生任何動物都不相像。然而拼湊他們的演化故事是件棘手的任務。

棘手的原因部分來自於化石紀錄的缺漏。為了減輕重量以利飛行,翼龍的骨頭中空,卻也因此極度脆弱。而在翼龍首度登場的三疊紀早期,古地球的環境並不如較晚的時期那樣利於保存化石。

結果就是關於翼龍起源的化石紀錄存在大約3000萬年的鴻溝。已知最古老的翼龍生存於大約2.2億年前,牠已經完全是飛行動物的模樣了,看不出更早之前應該是什麼樣子。艾茲庫拉2020年的發現指出兔蜥科是翼龍的姐妹類群,從此將這道鴻溝縮短至1800萬年。

然而,剩下的鴻溝依然頑強地阻擋在古生物學家面前。無論是斯克列羅龍或其他任何兔蜥科動物都沒有特別長的第四指,而這是翼龍翅膀的支撐力來源。「這不容易,但我們必須繼續探索。」艾茲庫拉說。

雖然斯克列羅龍沒有留下遺骨,但是岩石中的骨骼印痕組合成了科學家目前所能看到最完整的兔蜥科動物。而且牠似乎屬於兔蜥科系譜中最古老的一個分支,表示牠能為翼龍前身帶來更久遠的線索。

新的掃描結果復原了斯克列羅龍頭骨的新細節,包括部分吻部與下顎後方。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

新的掃描結果復原了斯克列羅龍頭骨的新細節,包括部分吻部與下顎後方。RECONSTRUCTION BY MATT HUMPAGE, NORTHERN ROGUE STUDIOS

斯克列羅龍沒有任何明顯為了攀爬而出現的適應特徵,長久以來科學家都假設翼龍的滑翔先祖會有這個特徵。牠的骨盤也沒有像跳鼠這類跳躍生物的骨骼中特化的結構。斯克列羅龍可能並不彈跳,而是用後肢疾走或以四肢行走,這意味著兔蜥科與翼龍的祖先或許也曾經用類似的方法移動。

「看看(翼龍和兔蜥科的)共同祖先,牠完全不像會飛的樣子:牠看起來完全在地面用牠那又大又穩的腳行動,」賈基斯卡說:「這個故事可能還會變得更有趣。」

斯克列羅龍化石的進一步研究將會提供更多細節:福法的目標是利用掃描資料來為這枚化石建造永久性的數位紀錄,意即建出斯克列羅龍的骨骼圖庫。福法的團隊希望藉由開放這些資料來促進更多關於這種奇怪生物的討論。

「如果人們要再為牠爭論100年也沒關係,」他說:「做研究就是這樣!」

FEB. 2023

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