Deep Dive
Shownotes Transcript
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嘿，Shortwave 的听众们，我是 Regina Barber。我将从一个问题开始今天的节目。当我提到恐龙时，你会在脑海中想象什么？也许是剑龙，一个有着菱形骨板和背脊的矮胖家伙。或者是有着巨大角的三角龙，有点像犀牛，但像是小孩子画出来的。或者霸王龙，经典的，大块头，大牙齿，小胳膊。但你可能不会想到
羽毛。事实证明，许多恐龙确实有羽毛。我们在 90 年代中期在中国的一个湖底发现了恐龙化石后发现了这一点。
在湖泊中，没有食腐动物，而且埋葬是肯定的。因此，这导致了非常特殊的保存。而这些来自中国的化石，它们保存最常见的软组织是羽毛。这是景梅·奥康纳。她是芝加哥菲尔德博物馆的恐龙古生物学家和化石爬行动物副馆长。她说羽毛的结构主要是角蛋白。
这是一种蛋白质，通常会随着时间的推移而分解。但是当羽毛内部有色素时，它们就会有这些含色素的单细胞器，叫做黑素体。它们在我们的眼睛里，在鱿鱼的墨囊里，到处都是，对吧？所以这些生物
细胞器具有极强的抗衰变性。因此，羽毛的角蛋白基质消失了。但是这些含色素的单细胞器很容易被石化。这就是为什么我们现在可以通过观察这些黑素体来告诉你一些有羽毛的恐龙是什么颜色。
很长一段时间，我承认，我认为博物馆里或电影里的人们是在发挥一些创造性的想象力。他们怎么能知道所有这些恐龙都有那些特定的颜色、条纹图案和羽毛呢？因为一直让我困惑的是，博物馆里的一些恐龙展品有羽毛，而另一些则没有。这是什么情况？
但当然，它们尽可能准确。颜色、图案，甚至哪些恐龙有羽毛。因为剧透警告，并非所有恐龙都有羽毛。所以在今天的节目中，我们将探讨华丽而生动的恐龙羽毛世界。哪些恐龙有羽毛？它们是用羽毛来飞行的吗？最终，古代恐龙与今天的鸟类有什么关系？您正在收听 NPR 的科学播客 Shortwave。♪
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好的，景梅，我很高兴和你谈谈恐龙、飞行等等。我认为我们需要从基础开始。羽毛，所有恐龙都有羽毛吗？我们怎么知道？所以……
很可能只有较小的恐龙是有羽毛的，尤其是兽脚类恐龙。所以基本上，我们知道最早的恐龙是一种小型温血动物。最早的羽毛的进化原因与哺乳动物的毛皮相同，是为了帮助温血动物进行体温调节。
是的。如果你很小，而且是温血动物，又没有东西来保持你的体温，你就会把体温从皮肤上散发出去。要维持较高的体温需要大量的能量。所以你需要保温。好的，那么如果恐龙体型变大，它们可能就不需要那么多的保温了。我猜冷血动物也不需要。是的。对。所以并非所有恐龙都有羽毛。而且，当我们谈论恐龙的羽毛时，我们谈论的是这些早期进化阶段的羽毛。当我们想到现代意义上的羽毛时，它仅限于非常狭窄的一组兽脚类恐龙。事实上，只有三个……
非鸟类恐龙有那种类型的羽毛。所以这有点语义学的问题。当你说羽毛时，你是指从羽毛的最早进化阶段到我们今天看到的非常复杂的羽毛吗？或者我们限制这个术语？这就是为什么有时我们会称那些原始羽毛为原羽毛，然后
我们将现代非常复杂的羽毛称为羽状羽毛。你刚才讨论了为什么这些原羽毛看起来与现代羽毛完全不同。你能详细说说吗？它们当时是什么样的？原羽毛基本上看起来就像头发。它们是非常简单的单丝结构，对吧？明白了。发育上与头发完全不同。但在表面上，它们看起来就是这样。在表面上，它们可能都进化是为了类似的目的。明白了。
它们为什么如此不同？所以基本上，羽毛、看起来像头发的原羽毛和头发之间的区别在于它们的发育。像羽毛和头发一样，其中一个首先通过某种方式
向内折叠在皮肤中，然后形成毛囊。另一个首先作为真皮的突出物形成，然后变成这种复杂的结构。是的。此外，羽毛是唯一不会终生持续生长的角质结构。这究竟是在什么时候进化的，我们还不确定，因为现代羽毛非常复杂，无法持续生长，对吧？它们有非常独特的结构。
远端和近端在形态上，形状非常不同。而头发、喙或指甲都是一样的。所以它们可以持续生长。好的。所以这就引出了我一直很想问的一个问题。
鸟类是恐龙的后代，还是它们实际上是恐龙？鸟类是恐龙。好的。鸟类是一类恐龙。我认为当我们想到恐龙时，我们会想到三角龙或剑龙。这些恐龙与鸟类关系不密切。例如，如果你看一看像迅猛龙或小盗龙这样的东西的艺术家重建图，这是一种与
鸟类非常接近的小型有羽毛的兽脚类恐龙，你会发现它看起来几乎和鸟类一样。我的意思是，在比例上有一些结构上的差异，以及骨骼上的一些细微差异。但在羽毛方面，就像覆盖身体的软组织一样，它看起来非常非常像鸟类。
好的，但让我们谈谈鸟类。是什么让它们如此适应现代世界，而其他恐龙却没有这种适应能力？这些基本上是鸟类的恐龙是如何生存下来的？♪
在我的恐龙古生物学领域中，可能最关键的问题是，了解白垩纪末期大灭绝的选择性。为什么只有鸟类幸存下来？这不仅仅是鸟类幸存下来。许多鸟类与非鸟类恐龙一起灭绝了。实际上只有一类鸟类幸存下来。那么，为什么它们能够生存下来，而其他物种却不行呢？
我们真的不知道答案。就像我说的，如果我知道，我就有一百万美元了。我开玩笑的。但我们有很多假设。其中一个假设是，因为鸟类是我们星球上最经过改良的羊膜动物群体。
现在，构成鸟类身体的每一个生物系统都以某种方式被改造用于动力飞行，这是脊椎动物运动中最费力的形式。因此，它们具有极其高效的呼吸系统。它们有一个极其高效的消化系统，比哺乳动物的消化系统更短、更轻、更高效。
你知道，它们的新陈代谢率非常高，而且它们有这种非常奇怪的生长模式，几乎所有鸟类都在几周到几个月内长到成年大小。我的意思是，鸟类的生物学、生理学方面有很多奇怪的事情。这可能是这些特征使它们能够生存这场环境危机。但我可以向你保证，这并不是一个你可以指出来说“这就是原因”的单一因素。进化极其复杂，我们可能永远无法指出一个原因。这可能是许多不同的原因。因此，我们认为这一类鸟类进化出了更多优势和特征，这使得它能够生存下来。好的。所以
鸟类是恐龙，我们知道这些恐龙有羽毛，但我们怎么知道它们真的会飞呢？它们会飞吗？
好的，这是一个很酷的问题，因为我提到我们知道翼状结构已经存在于非鸟类恐龙中，并且被鸟类继承了，对吧？那么我们怎么知道那些恐龙不会飞呢？对我们来说，关键特征是初级飞羽的羽片不对称。所以初级飞羽是那些附着在手上的飞羽。它们构成翅膀的远端部分，并且主要负责产生使鸟类能够飞行的升力。
在一侧，羽片非常窄。而在另一侧，它非常宽，因此羽毛本身是不对称的。所有其他羽毛都是对称的，就像身体上的所有羽毛一样。除非羽毛用于飞行，否则它们总是对称的。通常只有初级飞羽高度不对称。哦，因为你需要升力。是的。所以不对称有助于创造翅膀的弯曲轮廓，然后通过伯努利原理产生升力。是的，完全正确。太酷了。是的，物理学。
你就像，我明白了。你可能比我更了解这一点。但基本上，如果你观察羽毛，初级飞羽和所有这些不会飞的恐龙的羽毛都是对称的。所以它们没有，它们不会产生升力。这太酷了。这太酷了。是的。所以是的，我们使用物理学和古生物学。是的。
我们不仅仅是在挖掘泥土。例如，有一种叫做小盗龙的恐龙。实际上，小盗龙在其手臂和腿上由羽毛产生的巨大的空气动力学表面。对。但它不仅在其手臂和腿上附着比例很大的翼面，而且羽毛显然高度不对称。
因此，这使我们可以做一个强有力的假设，即小盗龙不仅仅是一种带有原翼的有羽毛的恐龙，而且它实际上是在飞行。所有中生代鸟类也都有不对称的羽毛。你不知道这让我有多高兴。我就像，我知道升力是如何工作的。这完全说得通。
如果你发现一个对称的羽毛，它就不会飞。太棒了。是的，完全正确。好的。好的。让我们回到飞行的话题。你之前说过，在大多数恐龙灭绝的时代，一群这样的小型鸟类恐龙幸存了白垩纪大灭绝，并变成了我们今天看到的鸟类。对。
但是否存在一个进化出飞行能力的恐龙祖先？然后，这就是为什么我们看到所有这些飞行动物的原因。或者飞行的进化是否可能在不同的动物身上、在不同的时间独立发生？好的，这有点像一个故事，我会尽量快速地讲完。
在恐龙身上有 19 种不同的飞行形式，这提出了一个问题，即飞行可能在恐龙身上多次进化。这是一个目前正在激烈争论的问题。飞行是在所有飞行动物共同祖先中进化一次的吗？
或者飞行是独立多次进化出来的吗？太棒了。我喜欢它。想到在这个特定时期有所有这些不同的飞行动物，比如四翼飞行动物、小型飞鼠恐龙，这真是令人兴奋。但另一件很酷的事情是，我们只知道这些恐龙的翅膀是什么样的，因为它们保存了软组织。如果我们没有那些石化的软组织，我无法想象我们现在会在哪里。就像……
迷失在黑暗中，永远无法弄清楚这些压扁的化石告诉我们什么。景梅，非常感谢你来到我们的节目。我认为我现在比以前更喜欢恐龙了，这都是因为你。非常感谢你。太棒了。那么，我的工作完成了。本集由 Hannah Chin 制作。它由节目主持人 Rebecca Ramirez 编辑。工程师是 Jimmy Keeley。Beth Donovan 是我们的高级总监，Colin Campbell 是我们的播客战略高级副总裁。
我是 Regina Barber。感谢收听 NPR 的 Shortwave 节目。
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