中科院：我国发现世界首例“3D版”翼龙胚胎化石

　　封面新闻记者 沈轶

　　一亿二千万年前的某一天，在世代居住的湖岸边，一群翼龙正在庆祝白色蛋壳里诞生的新生命。然而，遮天蔽日的突发风暴，到底带来了什么样的灾难不得而知，但超过200枚的翼龙蛋、胚胎和骨骼化石却证明了这群那个时代统治天空的霸主。

　　12月1日，中国科学院古脊椎所副所长邓涛研究员向封面新闻（thecover.cn）独家披露，历经十余年的野外科考，汪筱林研究员带领的科考队，在新疆哈密戈壁下白垩统地层中，发现并抢救性采集了一件超过200枚翼龙蛋、胚胎和骨骼化石，三维一体保存的重要标本。其中16枚翼龙蛋含有三维立体的胚胎化石，这是全世界首次发现“3D版”翼龙胚胎化石。

　　图1 哈密翼龙及蛋化石产出剖面

　　1风暴岩；2中粒砂岩；3细粒砂岩；4交错层理；5平行层理；6冲刷面；7含翼龙化石层；8含翼龙蛋化石层。a-f为含化石层。黑色箭头指示剖面上出炉的化石，红色箭头指示与化石共同保存的红色泥质颗粒。比例尺100 mm。

　　这是继2014年在哈密戈壁发现大量雌雄哈密翼龙，以及世界上首枚三维立体保存的翼龙蛋之后的又一次重要发现。

　　北京时间12月1日凌晨3点，美国《科学》（Science）报道了这一重大研究成果。

　　图2 砂岩中保存的两百多个翼龙蛋（IVPP V 18941-18943）。

　　红色的箭头表示有胚胎的翼龙蛋；绿色箭头表示CT扫描的三个翼龙蛋的位置；橙色箭头表示没有胚胎的翼龙蛋。图中比例尺为100毫米。

　　发现一

　　翼龙具有群居的生活习性

　　汪筱林率领的科考队，在过去十多年里，长期在哈密地区进行野外考察。科考人员共考察了上千平方公里的戈壁大漠，最终厘定翼龙及恐龙化石的发布范围、富集和埋藏规律。

　　汪筱林介绍，翼龙化石主要产自于一套夹有红色泥岩砾屑的风暴沉积的灰白色湖相砂岩中。而富集翼龙蛋和头骨等骨骼化石的风暴事件沉积层厚度大约在10-30 cm之间，在2.2米的剖面上，有八层富含翼龙化石，其中四层含有翼龙蛋化石。

　　图3 12号胚胎

　　A&B 12号胚胎的照片及线条图，唯一保存有头部骨骼的哈密翼龙胚胎，比例尺10 mm；C 下颌背面放大图，比例尺5 mm；D 下颌前端侧面图（背面在上），比例尺1 mm。

　　“这次研究的标本，由三块可以互相连接的砂岩块组成，出露面积约3.28平方米，已暴露的翼龙蛋化石就有215枚，包括下伏没有完全暴露的翼龙蛋，数量可能更大，推测可达300枚。”汪筱林说，同时，还有十余个头骨和下颌，以及数量众多的头后骨骼。在这件令人震撼的精美化石标本上，包括野外采集时散落的含有胚胎的蛋化石，目前已经确认的含有胚胎的翼龙蛋共有16枚。

　　大量翼龙蛋、胚胎和头骨等骨骼化石的发现，显示哈密翼龙具有群居的生活习性，而且化石发现地很可能是翼龙繁殖产蛋地点之一。

　　图4 13号胚胎

　　A 13号胚胎照片，方框显示胚胎所处位置，比例尺10 mm；B 13号胚胎CT扫描后三维重建模型，比例尺10 mm；C 未完全发育的肱骨，比例尺2 mm；D 几乎完全发育的股骨，比例尺2 mm。

　　发现二

　　翼龙婴儿时代会走不会飞

　　之前，由于翼龙蛋与胚胎研究材料少之又少，古生物学家对于翼龙的胚胎和生殖发育等方面的了解十分有限。如今有了胚胎，关于这方面的研究取得了突破性进展。

　　在得到这16件胚胎后，科学家们选取了其中保存骨骼最完整的一件，在中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室进行了CT扫描和三维重建。

　　图5 11号胚胎

　　A&B 11号胚胎的照片及线条图，比例尺10 mm；C 肩胛骨，没有发育附着大圆肌的肩胛骨突，这一肌肉与飞行时抬起翅膀相关，比例尺5 mm。

　　通过重建，科学家们发现了一个十分有趣的现象，虽然哈密翼龙胚胎的股骨已经完全发育，具有与亚成年或成年个体一致的股骨头，以及明显收缩的股骨颈。这意味着哈密翼龙孵化后，很可能就具备了在陆地上行走的能力。同时，其左右两侧的肱骨却还没有发育完全，还不具有弯曲的三角肌脊，这一结构是翼龙附着与飞行相关胸肌的位置，这意味着翼龙孵化后很可能还不具备飞行能力，只有行走能力。

　　此外，在另一件头部保存完整的胚胎中，科学家们还发现该翼龙胚胎暴露出完整的下颌腹面，齿骨联合没有愈合，同时没有发现任何牙齿的痕迹。由于牙齿通常比较坚固，容易保存为化石，这里的牙齿缺失很难用保存的原因来解释。

　　据此，汪筱林及其团队认为，哈密翼龙后肢发育速度较前肢快，孵化之后的婴儿具有地面行动能力，但还不能飞行。因为牙齿萌发较晚，很可能也不能主动捕食，需父母进行喂食或者照料。“这就首次提出一种新的假说或观点，虽然是一种相对早熟型的胚胎发育模式，但翼龙胚胎发育并不像之前认为的那么早熟，还需要成年翼龙的照顾。”汪筱林说。

　　图6 哈密翼龙生态复原图（赵闯绘）

　　发现三

　　首次揭示翼龙生长发育史

　　翼龙的个体发育阶段等生理信息，可以通过骨组织学来了解。但需从幼年到成年一系列完整的个体标本来进行研究，迄今为止很少有哪个翼龙类型能够提供如此完善的化石材料。目前，仅有产自阿根廷的南方翼龙进行了从幼年到成年个体的骨组织学研究。

　　汪筱林及其团队选取了哈密翼龙的两枚胚胎，以及数件幼年到接近成年个体的长骨进行研究，这也是世界首次对翼龙胚胎进行组织学切片和显微结构研究。

　　汪筱林发现，翼龙胚胎主要由编织骨组成，这是一类包含有大量血管道的骨组织类型，代表了最快速的骨骼生长速度，是一种在胚胎期和婴儿期才会出现的骨组织类型。

　　“几件幼年到亚成年的大小不同的上肢骨骼，主要以纤层骨为主。这同样是一种生长速度较快的骨组织类型，说明翼龙具有较快的生长发育速度。”汪筱林说，但在不同的生长发育阶段也存在不同，即幼年个体只具有纤层骨；亚成年个体出现内层环状骨板，这是一种缓慢生长的次级骨组织，代表骨髓腔已经停止生长，也是性成熟的一个标志；接近成年个体不仅骨髓腔停止生长，在最外层也会出现两层生长停滞线，这是生物体周期性生长留下的标志，代表一年。所以，最接近成年个体在死亡时至少有2岁，但还没有完全成年。

　　图7 哈密翼龙骨组织学切片

　　A 胚胎中的尺骨，比例尺；B幼年个体的尺骨，长约130 mm；C 亚成年个体的尺骨，长约140 m；D接近成年个体的尺骨，长约190 mm。比例尺都为200 μm。

　　发现四

　　湖泊风暴事件致翼龙群死

　　如此丰富的翼龙蛋与骨骼化石的特异埋藏，在全世界也是独一无二绝无仅有的。那么是什么原因造成的呢？

　　通过沉积学和埋藏学观察，汪筱林及其团队发现，哈密翼龙蛋和骨骼化石主要产自于一套含有横向不稳定的富含红色泥岩砾屑的灰白色湖相砂岩中，这些泥质砾屑不是盆地外源搬运来的，而是来自盆地内源物质。化石富集层厚度都不大，所有化石毫无例外的富集在具砾屑的高能风暴沉积中，而且骨骼化石虽然分散保存，但每一块纤细中空的骨骼几乎都是完整的，细长的头骨牙齿和薄薄的头饰都与头骨或下颌关联且保存完好。

　　汪筱林及其团队据此认为，这些数量巨大的翼龙和翼龙蛋化石，很可能经历了多次湖泊风暴事件，这种高能的风暴经过翼龙的巢穴，将翼龙蛋及生活着的不同大小、不同性别的翼龙带入湖中岸边，经过短时间漂浮聚集后，与被撕裂分散的翼龙遗体一起被快速埋藏。

　　封面新闻记者 沈轶