2019-10-18
目前的恐龙演化树从1887年开始使用，基本上是基于骨盆形态的差异。最近，科学家对这一分类方式的基础提出了新的观点新浪科技讯 北京时间10月18日消息，据国外媒体报道，古生物学家提出了一个激进的理论，试图彻底重组长期使用的恐龙分类系统，这对建立在大约一个半世纪研究基础上的正统观点提出了挑战。
是什么特征让一种恐龙区别于另一种恐龙？这个问题可能会让很多人联想到霸王龙巨大的下颚、角龙和剑龙身上独特的角和板，以及蜥脚类恐龙及其近亲的超大身躯。但对于古生物学家来说，要对不同的恐龙进行分类，关键在于这些动物的骨骼形态。
有了恐龙骨骼的形态学特征和足够的化石骨架知识，古生物学家可以大致确定恐龙标本在恐龙家族树上的位置。然后，通过观察其他特征，特别是恐龙亚群共有的特征，他们可以更详细地找出这种动物的确切归属。
我们今天使用的恐龙分类系统首次发表于1887年。在研究了构成恐龙臀部的骨头的朝向后，古生物学家哈里·西利（Harry Seeley）提出，根据骨盆的结构，所有的恐龙都可以归为两类。与所有四足动物一样，恐龙骨盆由三块骨头组成：髂骨、坐骨和耻骨。西利发现，在某些物种，比如蜥脚类恐龙中，耻骨指向身体的前部，而对于其他物种，比如鸭嘴龙，耻骨则指向背部，与坐骨平行。西利将前一类恐龙称为“蜥臀目”（Saurischia），因为这些动物的髋骨方向与蜥蜴的相似；后一类恐龙则被称为“鸟臀目”（Ornithischia），因为它们的臀部结构与现代鸟类相似。在西利的分类中，这两大分支中演化出了更特化的恐龙群体，包括演化出暴龙、驰龙和鸟类等类群的兽脚亚目恐龙。
芝加哥菲尔德自然历史博物馆中名为“苏”（Sue）的暴龙骨架，展示了其骨盆中向前的耻骨。像暴龙这样的兽脚亚目恐龙传统上被认为是蜥臀目的一部分，因为它们的骨盆方向与蜥蜴的类似
这张剑龙骨架图显示了其骨盆的后向耻骨。剑龙属于鸟臀目，因为它们的骨盆结构与现代鸟类相似从西利的时代开始，恐龙研究人员就一直把蜥臀目恐龙和鸟臀目恐龙区分开来。但是，在《自然》（Nature）杂志2017年的一项研究中，由英国剑桥大学古生物学家马修·巴伦（Matthew Baron）领导的团队提出了对这种分类的彻底重组。巴伦和他的团队建议，应该把鸟臀目和蜥臀目分类放在一边，采用一种修正过的演化树——对臀部骨骼结构的二分法并不能包含一切。这个新的分类把兽脚亚目恐龙和鸟臀目恐龙归为一个新的类群，称为“鸟腿目”（Ornithoscelida），而蜥脚类恐龙和艾雷拉龙（herrerasaurids）——在三叠纪灭绝的早期肉食性恐龙——仍然属于蜥臀目（严格来说是蜥脚亚目）。
这样的重组涉及恐龙演化树底部附近的分支，代表着一次重大的改革，并且挑战了建立在大约一个半世纪前研究基础上的正统学说。新的分类有许多意义，比如表明肉食性恐龙独立演化了至少两次，分别是艾雷拉龙和兽脚亚目恐龙。由于这两个群体之前都被认为是蜥臀目，因此传统观点认为，肉食性恐龙似乎只进化过一次。此外，羽毛曾经被认为存在于多种恐龙谱系中，但现在似乎只出现在兽脚亚目恐龙身上，而鸟类正是从兽脚亚目恐龙演化而来。此外，在长期使用的哈里·西利的演化树中，我们并不清楚所有恐龙的最后共同祖先是蜥臀类还是鸟臀类，也不清楚从一种构造到另一种构造的演化过程可能发生了多少次。新的演化树意味着，最早的恐龙具有似蜥蜴骨盆，而似鸟类骨盆的形态后来在多个“鸟腿目”支系中演化出来，特别是在鸟臀目和几个兽脚亚目恐龙类群中。
然而，许多古生物学家并不准备接受这一经过修改的演化树；这是一个艰难的命题，意味着我们对恐龙演化史的理解发生了巨大转变。一些研究人员呼吁，我们应该谨慎行事，进行更多的研究。
一切都与骨骼有关
左边是传统的恐龙演化树，根据骨盆形态的差异，将鸟臀目和蜥臀目分开。右边是马修·巴伦及其同事提出的新演化树，其中鸟臀目与兽脚亚目形成了一个新的类群，叫做“鸟腿目”（Ornithoscelida区分恐龙群体的关键是解剖数据，尤其是与骨骼相关的数据。然而，这些数据可能在某种程度上有些主观，因此定义起来并不容易。当古生物学家试图区分某一种恐龙或某个恐龙类群时，他需要借助其他骨骼形态学的差异记录。如果有足够多的差异被记录下来，就能描绘出关于恐龙如何演化出不同物种的画面——从演化枝层面一直到单个物种。
从广义上讲，恐龙作为一个整体与其他爬行动物类群（如翼龙）的区别在于，它们的髋臼窝上有一个洞。虽然髋骨一直是研究的重点，但也有许多其他骨骼需要考虑，例如股骨和牙齿。虽然像迷惑龙（Apatosaurus）这样的蜥脚类恐龙有相对直的股骨，类似于支撑古希腊神庙的柱子，但像暴龙这样的兽脚亚目恐龙的股骨则更多地呈弓形。与此同时，蜥脚类动物的牙齿形态也有所不同：一些具有铲状的牙齿，而另一些的牙齿则更像钉子。
这基本上就是巴伦和他的团队在2017年的研究中所做的工作。他们建立了一个他们认为最能区分恐龙的形态学特征数据集，包括颅骨上独特的开口，以及不同肢体骨骼的形状差异。他们总共观察了74个不同恐龙类群的457个特征，其中大部分数据来自之前发表的科学文献。巴伦解释称，尽管他们并没有打算从根本上重建恐龙的演化树，但分析的结果使他们做到了这一点。
复杂的演化树基础
当你越接近恐龙演化树的底部，也就是主要类群分化的地方，通过分析特征来区分恐龙物种的做法就越棘手。已知的早期物种都有相似之处，古生物学家往往很难分辨谁是谁。这也是争议的根源。对于巴伦团队修改的恐龙演化树，苏格兰爱丁堡大学的脊椎动物古生物学家史蒂夫·布鲁萨特（Steve Brusatte）表示，这些早期的恐龙物种——称为“恐龙形态类”（dinosauromorph）——是解密恐龙演化树基础的关键。
在恐龙形态类中，一个基础物种是晚三叠纪的月亮谷始盗龙（Eoraptor lunensis）。该物种的化石发现于阿根廷西北部的月亮谷，是一具近乎完整的骨架。始盗龙是一种两足恐龙，生活在2.3亿年前的冈瓦纳超级大陆上。它的大小和狗差不多，生活在恐龙成为陆地顶级掠食者之前，后来才演化出今天我们所知的许多著名恐龙物种。
月亮谷始盗龙是一种早期恐龙，它可能是解决目前关于恐龙演化树争论的关键巴伦表示，月亮谷始盗龙的前肢似乎适合抓握，而且它看起来是“完美、标准的基础恐龙物种”。因为从形态上看，它可能是几乎任何恐龙的祖先——这在确定哪些恐龙可能是它的直系后代时是个问题。巴伦说：“始盗龙就像是一场噩梦……”关于始盗龙到底是什么，目前还众说纷纭。
巴伦和他的同事认为，始盗龙适合抓握的前肢类似于后来兽脚亚目恐龙的前肢。其他研究人员，包括在20世纪90年代协助发现月亮谷始盗龙的芝加哥大学古生物学家保罗·塞里诺（Paul Sereno），根据拇指骨骼等特征，认为它是蜥脚形亚目（Sauropodomorpha）的一员。蜥脚形亚目被认为是蜥脚类恐龙的祖先。塞里诺指出，月亮谷始盗龙的拇指骨头弯曲，拇指的一侧与地面接触，这是后来蜥脚类恐龙的显著特征之一。
1961年，在南非侏罗纪早期的岩石中发现了另一种早期恐龙，塔克畸齿龙（Heterodontosaurus tucki）。古生物学家根据似鸟骨盆等特征将其归类为鸟臀目恐龙。然而，2017年新演化树论文的共同作者、伦敦自然史博物馆的恐龙专家保罗·巴雷特（Paul Barrett）表示，塔克畸齿龙“具有许多只有肉食性兽脚亚目恐龙才有的特征”。塔克畸齿龙与兽脚亚目恐龙的相似特征包括细长的肩胛骨、臀部前方用于肌肉附着的突出部分，以及像月亮谷始盗龙那样适合抓握的前肢。这些共同点使巴伦、巴雷特和他们的同事第一次意识到，恐龙演化树“发生了一些更加复杂的事情”。
晚三叠纪始盗龙的骨骼化石发现于阿根廷巴雷特表示，塔克畸齿龙“是一种鸟臀目恐龙”，但基于新提出的恐龙演化树，它似乎比原先想象的更接近兽脚亚目恐龙。
这些早期恐龙生活在演化树的底部，对上层结构有着重要的意义。但是，早期恐龙的身份还存在着很多不确定性：它们是什么？它们与后来的哪些恐龙关系最密切？这些都意味着它们在演化树上的位置尚未确定。布鲁萨特表示，这些早期恐龙“在演化树上到处移动”，取决于你向谁提问。“这些奇怪的物种中有一些具有不同群体的特征组合。它们会造成麻烦，但也能让我们看得更清楚。它们可以把不同类群联系起来，”他说道。
最重要的决定因素
和始盗龙一样，塔克畸齿龙也是近几十年来发现的早期恐龙之一。这些新发现促使一些古生物学家重新思考恐龙的分类不过，在做出任何定义之前，科学家必须就各种形态特征（如拇指形状）的重要性或相关程度达成一致意见，以便解释不同物种之间的关系。这些特征应该如何评估呢？塞里诺指出，这种评估十分主观。
塞里诺表示，目前恐龙古生物学家整合和使用数据集的方式，以及他们建立演化树的方式，都需要改变。他说：“你可以提出一个假说，然后忽略其他人以往观察同一类群时所用的很大一部分数据。”
例如，当研究人员评估骨骼形态时，他们可能会将骨骼的某个特定部分描述为圆形或方形，这取决于研究人员自己。此外，如果某个研究者不能判断形态学是圆的还是正方形的，他们可能会简单地标注这个特征“不存在”。但是，塞里诺解释称，“缺失”或“存在”与形态——感兴趣的特征——无关，因此将形状描述为“缺失”掩盖了该特征在解释演化关系方面的意义或相关性。
塞里诺认为，恐龙特征的评估和数据集的使用都需要标准化，这是解决研究人员主观性问题的唯一方法，“我们需要更多的规则”。
这些新规则将如何形成尚不清楚，但在标准化之前，当不同的研究人员进行分析时，将继续出现不同的结果和不同的演化树。例如，在2017年修改恐龙演化树的提议之后，布鲁萨特及其合作者研究了巴伦团队使用的同一组特征。他们仔细分析了研究中涉及的每一种形态特征，并根据自己的专业知识对它们进行了重新解释。最后，他们提出了支持传统鸟臀目和蜥臀目分类的演化树。布鲁萨特说，主观性就是“这场‘游戏’的本质”。
古生物学的很多内容都来自主观的描述和假设，比如始盗龙的“抓握前肢”与后来的兽脚亚目恐龙或蜥脚类恐龙之间到底有多大的相似性不过，这场争论所有的参与者似乎都同意，“我们真的需要更多的化石，尤其是来自恐龙演化树底部附近的三叠纪恐龙新化石，这些化石有助于理清这些支系之间的关系，”布鲁萨特说，“（这场争论）揭示出，我们以往认为的定论实际上还是一个谜，而这个谜必须被解开。”
巴伦表示同意：“可能是两三个发现造成了所有的不同。”
目前，我们还不清楚哪种版本的恐龙演化树——传统的还是修正的——更接近真相。与此同时，为了克服意见上的分歧，古生物学家需要建立一套用于分析化石的标准指标，“我们需要更多的合作，”巴伦说。（任天）
