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Jun. 25 2019

基因研究顯示,霸王龍的嗅覺超驚人!

  • 圖中所繪的霸王龍(Tyrannosaurus rex)的嗅覺可能只比現代家貓稍微差一點而已。 ILLUSTRATION BY ROGER HALL, ALAMY

    圖中所繪的霸王龍(Tyrannosaurus rex)的嗅覺可能只比現代家貓稍微差一點而已。 ILLUSTRATION BY ROGER HALL, ALAMY

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剛出爐的當代基因與古代大腦分析支持這種肉食恐龍擁有強大嗅覺的說法。

如果要談食物的氣味:一項新研究發現,標誌性的掠食者霸王龍(Tyrannosaurus rex)和牠的親戚擁有所有已滅絕恐龍中最靈敏的嗅覺。在霸王龍DNA的任何痕跡都已經腐朽殆盡的數千萬年以後,這篇6月上旬發表在《皇家學會報告B》(Proceedings of the Royal Society B)期刊的研究試圖大致估算霸王龍有多少基因與嗅覺有關。

霸王龍鼻子靈敏的說法並不新鮮。例如2008年曾經有學者展示過霸王龍和其近親的大腦有相當高的比例用在處理氣味。現在一股成長中的研究趨勢旨在研究現生動物的DNA與其身體和感官能力的相關性,藉此更加了解牠們早已滅絕的親戚的能耐與行為,而這篇新研究則是其中的最新成果。

「這不是《侏羅紀公園》,」論文第一作者,都柏林大學(University College Dublin)的計算生物學家葛漢.休斯(Graham Hughes)說道,他指的是電影裡著名的重建恐龍DNA的虛構情節。「這項研究是想看感官演化對於你能否成為頂級掠食者是否真的很重要。」

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「我樂見這篇研究 ── 學界正在試圖藉由基因與形態學的線索來推敲已滅絕物種的感官功能和牠們在生態系中的位置,而這篇研究似乎對這個領域有所貢獻,」黛博拉.伯德(Deborah Bird)說,他是加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)的博士後研究員,曾經使用類似的技術重建劍齒虎(Smilodon)的嗅覺受體基因庫。

嗅出線索

休斯和他身為都柏林大學古生物學家的同事約翰.費納雷利(John Finarelli)一直都對研究恐龍感官深感興趣,而他們選擇專注在嗅覺研究上。

「白堊紀的環境聞起來怎麼樣?大家都在說環境看起來怎樣——但是聞起來呢?」休斯說。

這對搭擋在這篇論文中專研恐龍大腦的整體形狀,有些保存良好的顱骨內側表面會留下大腦的印痕。想要由此查出大腦的細節似乎很艱難,不過幸好學者有活生生的參考對象:鳥類,即最後的現生恐龍。

一般來說,現生鳥類如果擁有較多嗅覺受體── 能綁定特定氣味分子的蛋白質,則傾向擁有大到不成比例的嗅球,即腦中處理氣味的區域。因此,休斯和費納雷利爬梳過記錄了42種現生鳥類、兩種已滅絕鳥類、美洲短吻鱷與28種已滅絕非鳥類恐龍(Non-avian dinosaurs)的嗅球尺寸及嗅球與大腦比例的科學文獻。他們也追蹤了眾多現生鳥類的DNA,然後將所有的資料與先前出版的一篇研究結合在一起,新建構出這些現生動物的嗅覺受體基因資料庫。

當研究人員根據所得的現生動物模型回頭檢視恐龍的時候,他們發現霸王龍的嗅覺受體可能由620至645個基因編碼而成,這個數量僅僅略低於現在的雞與家貓。其他大型肉食性恐龍,例如艾伯塔龍(Albertosaurus),嗅覺受體基因的總數也較多。

不過嗅覺的作用不僅只在於覓食。動物利用氣味來辨識親族、標示領域、吸引伴侶、偵測獵物,與其他更多用途。在所有脊椎動物中,嗅覺受體基因的最高紀錄保持者是現代的大象,這種植食動物有大約2500個這類基因。大象如此精細的嗅覺讓牠們可以單憑氣味「數出」食物的數量。

不意外地,證據顯示有些植食性恐龍比部分肉食性恐龍更依賴嗅覺。休斯與費納雷利檢視的其中一種草食動物是屬於獸腳類的死神龍(Erlikosaurus),根據推測,牠所擁有的嗅覺受體基因比伶盜龍(Velociraptor,俗稱迅猛龍)和其眾多親族還要多。不過,霸王龍和艾伯塔龍的推測嗅覺能力依然超群絕倫。

未知的氣味

未來的研究可能會檢視霸王龍和牠的親族在恐龍時代到底嗅到些什麼。現有的資料能讓休斯和費納雷利推敲出恐龍嗅覺受體基因庫能接收到的某些氣味,例如血和一般的植被。不過整體的嗅覺受體基因叢集尚未被連結回特定氣味。

「這件事很奇怪,我們有非常多關於嗅覺運作的資訊,可是講到哪一種氣味連結到哪一個受體,我們的資訊卻非常少,」休斯說道。「說不定有些香水公司以專利的形式握有這些全部的資訊,但是從科學的角度看來,我們真的不知道── 這是科學研究的重大挑戰之一。」

學者說未來研究也可能會追查感官演化的歷程中必然發生的取捨,例如有些水棲哺乳類的嗅覺隨著祖先移居水中而弱化。休斯說也可以對非鳥類恐龍進行類似的研究── 他已經在幻想中醉心於這篇研究了。

「我從小就愛恐龍,」他說,「所以能對恐龍的整體基礎知識做出貢獻真的很棒,就算只是小貢獻。」

 

延伸閱讀:101史前教室:恐龍 / 世界上最大的霸王龍現身了!

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