生活在上亿年前的恐龙也有头皮屑?

作者:苏澄宇来源:科普中国发布时间:2018-08-02

只要还活着,大部分动物都会有头皮屑。可是,你会想到生活在上亿年前的恐龙也会有头皮屑吗?

科幻电影《侏罗纪世界2》明日将上映,各种恐龙将悉数登场,上演恐龙视觉盛宴。不过请等等,在观看电影之前,有这么一个关于恐龙的发现着实有意思。

只要还活着,大部分动物都会有头皮屑。可是,你会想到生活在上亿年前的恐龙也会有头皮屑吗?

根据一项发表在《自然•通讯》上的一项新研究显示,科学家发现了大约1.25亿年前的有羽毛恐龙(Feathered dinosaurs)头屑化石。研究的化石样品来自于中国出土的白垩纪羽毛化石,羽毛分别属于三种不同的恐龙,小盗龙、北票龙和中华鸟龙和早期鸟类孔子鸟。

孔子鸟化石

孔子鸟化石(图片来源:Wikipedia)

这一研究发现看起来好像很无聊的,但其实解释了恐龙一种普遍存在的生理特征背后的机制,那就是蜕皮

众所周知,恐龙是爬行动物,而爬行动物基本上都要蜕皮,这种鳞被周期性更换的现象称为爬行动物的蜕皮。

正在蜕皮的一条蛇

正在蜕皮的一条蛇(图片来源:Scott Ableman /Burmese Python Molting)

爬行动物为什么要蜕皮呢?

因为爬行动物的表皮是皮肤的角质化产物,没有活的细胞,不能随动物个体生长而生长,当动物个体长到一定的时候,没有生命的表皮鳞被就限制了个体的发育生长,这时只有蜕掉原来的表皮鳞被,而长出新的表皮鳞被以适应其不断长大的躯体。

蜕皮的生理过程(图片来源:Wikipedia)

不同的爬行动物蜕皮的方式也是不完全一样的。蛇一般是将皮整体蜕下,而蜥蜴类则是成片地蜕皮,龟鳖类和鳄类则是无定期以碎屑的形式蜕皮,通常是以不断更新的方式进行的。

图解:蜥蜴是成片成片地蜕皮

图解:蜥蜴是成片成片地蜕皮(图片来源:reptiles supplies)

但我们对恐龙皮肤如何工作以及这些强大的动物如何蜕皮缺乏了解。主流的观点认为,恐龙是以碎屑(也就是头皮屑)的形式蜕皮,就像现在的龟鳖类、鳄类以及鸟类一样。由于蛇和蜥蜴类与恐龙的关系并没有像像前者那样亲近,所以不考虑大范围甚至整体蜕皮。

研究团队通过电子显微镜观察后发现,化石表面遍布羽毛,直径有1~2mm的奇怪白色斑点。

电镜下,不同动物的角质层细胞

电镜下,不同动物的角质层细胞,其中a、e、f:孔子鸟;b、g:北票龙;c、h:中国鸟龙;d:小盗龙 图源:Nature CommunicationsISSN 2041-1723 (online)

在使用离子束显微镜完成进一步研究后,在超微结构下通过对比不同物种细胞后,研究人员认定这些奇怪斑点鉴定为角质细胞。角质细胞所形成的天然高分子纤苎是头发的主要成分,角质细胞存在各种动物身上,对于人来说就是在头的表皮,脱落后就成了头皮屑

超微结构下,孔子鸟的样品细胞结构微结构下,孔子鸟的样品细胞结构(图片来源:Nature CommunicationsISSN 2041-1723 (online)

对于搞学术的科学家来说,他们不会在论文中用头皮屑这个词来进行表述,这样表述会显得很不专业,因为头皮屑通常指人体头部表皮细胞新陈代谢的产物。但由于这些碎屑就是存在于恐龙化石的羽毛之间,和头皮屑的存在没太大差异,所以这么理解也是没问题的。

由于有羽毛恐龙出现在中侏罗世,所以可以推测出这些头皮屑的主人也是那个时代的。

由英国画家 John Conway 所绘制的恐爪龙重建图

由英国画家 John Conway 所绘制的恐爪龙重建图(图片来源:Wikipedia)

研究人员表示,现代鸟类飞行会产生大量的代谢热量,它们可以利用少量脱皮作为促进蒸发散热的方式,而恐龙控制体温的能力没有现代鸟类那么强,并且恐龙的角质细胞层更加紧密,无法像鸟类那样轻易地蜕掉,在散热这方面就会比鸟类更困难。

但很明显,恐龙没有因为体内过热而提前灭绝,这表明恐龙代谢所产生的热量小于现代鸟类的。

该研究团队未来会针对其他的有羽毛恐龙化石,看看这一结论是否有普遍性。

很显然,恐龙也是需要海飞丝的。

(本文中标明来源的图片均已获得授权)

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