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恐龙是如何做爱的?

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恐龙是如何做爱的? 崇真艺客
恐龙是如何做爱的? 崇真艺客
© European Geosciences Union

利维坦按:




说实话,确实没有思考过这个问题。或者说,从来没有意识到过这会是个问题。印象中哪怕连诸如《侏罗纪公园》之类的、以恐龙为主题的影视作品也没有讨论过这个话题——最新一部中确实有个恐龙母子关系,但并没告诉我们小恐龙是怎么来的——在大众视角看来,或许这个事情真的不值得讨论,仿佛是个理所当然的事情。恐龙就那啥了,然后就有小恐龙了。但情况真的是这样吗?

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恐龙是如何做爱的? 崇真艺客



我坐在雅各布·温瑟尔(Jakob Vinther)的办公室,想弄清楚霸王龙是否有“阴茎”,这个词真让人难以下笔。“所以总得有人……”我结结巴巴,诚惶诚恐。“插入……”温瑟尔毫不避讳。


温瑟尔是英国布里斯托尔大学(the University of Bristol)宏观进化论(macroevolution)教授,专门从事化石记录(fossil record)研究。为避免眼神接触,我扫视着办公室。


书架上堆满了千层面似的化石,一层层学术书籍、文书与来自失落世界的遗迹罗列在一起。琳琅满目的陈列之中,一种古老昆虫映入眼帘,其翼纹精致,色彩斑驳,清晰可见。吸血乌贼遗骸尽收眼底,黑色墨囊历久弥新,黑色素尚存。还有一种奇怪的古代蠕虫,与现今珊瑚礁蠕虫有着不解之缘。


办公室角落有一个木柜,雕栏玉砌,带有抽屉,我翘首以盼,里面会不会装有石化遗骸,让人眼花缭乱呢?这里,像是图书馆与博物馆珠帘合璧。


本场展览的主角——鹦鹉嘴龙(psittacosaurus)就在几英尺以外,鹦鹉嘴龙字面意思是“鹦鹉蜥蜴(parrot-lizard)”。鹦鹉嘴龙喙小,可爱,是食草恐龙三角龙(triceratops)的近亲。


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鹦鹉嘴龙复原图。© bbc


人们认为,距今1.33亿到1.2亿年前,鹦鹉嘴龙生存于今亚洲森林所在区域。这个标本皮肤完好无损,能辨认出身上的条纹图案,尾巴羽毛犹如尖钉,别具一格,但其能闻名于世并不在此,而是在于,其龙骨得以保留,供后世研究 (后面会详细介绍)


我们回归主题,继续进行谈话。温瑟尔告诉我,中国著名化石遗址辽宁义县组有特别发现,令人兴奋不已。在那儿的一个湖泊中,人们发现了一对暴龙(tyrannosaurus),羽毛完整。如果问温瑟尔,他会说,两者靠得异常之近。事实上他想知道的是,两者是否正在性交。



棘手难题(性交问题)


科学家借助现代科技揭示恐龙生活细节,结果皆令人咋舌,放在几十年前,其中一些东西着实令人匪夷所思。


分子检测工作已从前兽脚亚目恐龙(therapod)中鉴定出了红细胞和胶原蛋白,这类生活在7600万年前的恐龙,有的曾是地球上的顶尖掠食者。这一发现,揭开了一些化学特征,表明三角龙和剑龙是冷血动物,异乎寻常。


长着尖刺、盔甲厚重的食草动物结节龙(nodosaur)是姜黄色的。棘龙(spinosaurus)以其巨型背帆闻名,牙长15厘米,下颚同鳄鱼一般,科学家发现,棘龙很可能利用牙齿和下颚在深水中捕食。这也表明,禽龙(iguanodon)可能异常聪明,翼龙(pterosaur,当然,严格意义上,翼龙不算恐龙,实际上是有翼的爬行动物)经常在地爬行,寻找猎物。


但关于恐龙究竟如何交配的,这个领域仍是一片空白。直到今天,科学家甚至不能准确区分恐龙性别,遑论恐龙是如何求爱,或生殖器一说。这些基本知识不可或缺,不然恐龙的生命机理和行为将是不解之谜。唯一确定的是:恐龙会交配。

(www.cambridge.org/core/journals/paleobiology/article/abs/recognizing-sexual-dimorphism-in-the-fossil-record-lessons-from-nonavian-dinosaurs/76D9931163D564D386E86ACF686E586D)


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著名鹦鹉嘴龙化石腿上的标记表明,其生活在茂密丛林之中。© Wikimedia Commons/Ghedoghedo


让我们回到暴龙化石这个话题上,温瑟尔解释说,德国的梅塞尔坑(Messel Pit)抢尽了风头,可能造成中国的化石遗址常为人忽略。梅塞尔坑由采石场改造而成,看起来像是夹在书页当中,这儿是个化石天堂,内部动植物遗骸保存完好,闻名遐迩。


到目前为止,人们在这里发现了仅有狐狸大小的马、巨型蚂蚁及早期灵长类动物遗骸,还发现了一些动物,其胃里塞满了食物,其中有甲虫、蜥蜴和蛇。人们还发现了大量淡水龟遗骸,其中至少9对在情缘邂逅后死亡。有些淡水龟尾巴交缠在一起,像是交配一样。这些发现对温瑟尔的理论弥足轻重。

(artsandculture.google.com/story/unesco-world-heritage-messel-pit-fossil-site-senckenberg-nature-museum-frankfurt/7AURvdIHAVTSIQ?hl=en)

(royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2012.0361)


世人认为,梅塞尔坑这片史前墓地无与绝伦,守护着那难以启齿的秘密。据推测, 在距今5700万至3600万年前,即在始新世时期(Eocene),这还是一个火山口,岩壁陡峭,积水成湖,亚热带森林郁郁苍苍,萦绕四周。


至于这些动物死因何在,我们无从得知,但有一种观点认为,火山口形成后仍保持地质活动,定期向周边环境释放大量二氧化碳,状如雨云,缺乏氧气,生灵窒息。如若如此,这些淡水龟着实不幸,困于窘境,沉入海底,埋藏在缺氧的淤泥层,其性欲得以保存数千年之久。


这些淡水龟欲火中烧,但其性交姿势与死时不尽相同。通常情况下,都是一只趴在另一只身上。而这些龟背对着,好像都突然改变了主意。


温瑟尔看出了我的困惑,他靠在椅子上,神情闲适,认为史前性爱不足为奇,他解释说,这些龟死后,身体会逐渐分开,但仍通过生殖器藕断丝连。


这让我们想起了那对霸王龙化石,简直和淡水龟如出一辙。温瑟尔说:“这两只霸王龙彼此远离,尾巴却交缠在一起。我相信,它们当时正在性交。”


由于缺乏相关案例佐证,温瑟尔承认其理论是隔皮断货。到目前为止,这只是一种猜测,尚未公布于世。古代动物的软器官世人知之甚少,如果动物们真的困于这千年玉宇,这些化石将为我们揭开其奥秘——包括雷克斯霸王龙(T.rex)在内的霸王龙大概率是有阴茎的。



沉睡在湖底的龙骨


一鹦鹉嘴龙化石因其臀部而备受关注,更加明确地肯定了了恐龙性交的事实。


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恐龙用什么体位性交,我们不得而知。有些人认为,雄性恐龙可能只骑在雌性恐龙身上,至于雌性恐龙如何规避碾压,我们一无所知。© Reddit


温瑟尔带我走向他的至宝,向我娓娓道来其背后的故事。


这是白垩纪早期(Early Cretaceous)热河生物群(Jehol Biota)——中国东北一个古老的生态系统。设想一下,那天风和日丽,分外妖娆,在这片温带的土地上,小鹦鹉嘴龙决定离开郁郁苍苍的家园,在众多湖泊之中,选一个前去喝水。这只小恐龙体长91厘米,不禁让人联想到一只健硕的拉布拉多犬,基本已发育成熟,但仍不谙世事。


年岁渐增,这只恐龙不再四足爬行了,而是两足踱步到湖边,但悲剧发生了,就在弯下身想畅饮一番之时,它失足滑倒,跌入水中,不幸溺死。尸体沉入湖底时,面朝天空,姿势十分不雅,但其生殖器却意外保留下来,供后世人类探寻。

(www.nature.com/articles/ncomms3079)


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© Daily Mail


当然,温瑟尔特想让我一睹湖底真容。他指给我看恐龙化石尾巴下面那一块皮肤,呈圆形,色深。这儿就是恐龙的私处,自白垩纪早期以来,历经千难万难,终得以保存。时间跨度相当于人类平均寿命的160万倍,年湮世远。

(www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982220318911)


只可惜,温瑟尔办公室里的鹦鹉嘴龙并非真正的化石,而是按比例定做的化石模型,令人叹为观止——制作者绞尽脑汁,精雕细琢,基于化石上的皮肤条纹,完美复刻。


所以,这只恐龙的臀部有何启迪?


除哺乳动物外,泄殖腔(cloaca)是陆生脊椎动物身上常见的开口结构,单孔,用处良多,如排便、排泄、性交和分娩。像其近亲鸟类和鳄鱼一样,这只小恐龙也有这一结构。意料之中,但的确是一项新发现。此前,无人可以断言,恐龙与其进化表亲有着相同的解剖结构。


温瑟尔说,“看看这下面(他指了指鹦鹉嘴龙尾巴下面的泄殖腔),你会看到很多色素。”他解释说,这是黑色素,标本能保存如此完好,很可能是得益于此。


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鹦鹉嘴龙可能是利用臀部来引诱伴侣交配的。© Zaria Gorvett


我们一般认为,黑色素是使肌肤显色的深色化合物,但在自然界中,黑色素大有所为,例如,乌贼墨水中的色素,我们眼后的保护层。同时,黑色素也是一种有效抑菌剂,两栖动物和爬行动物肝脏中通常含有高浓度黑色素,抑制潜在有害微生物增长。值得注意的是,黑色素的作用远不止于此,兴利除弊。

(www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK459156/)
(pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12322)
(onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1600-0749.1997.tb00687.x)


例如,昆虫利用黑色素作为免疫系统,保护自身免受感染。如果你用针在飞蛾身上戳一个洞(不建议这么做),洞口周围区域便会分泌黑色素,”温瑟尔说。


因此,许多动物(包括人类)生殖器周围黑色素浓度更高,周边皮肤颜色更深,人和恐龙皆是如此。我看着面前的远亲,同事说,这只恐龙岿然不动,好像正试图踮着脚尖从我们身边走过,这种姿态和人十分相似,但看起来着实奇怪。 


这里还有许多有趣的收藏品。我醍醐灌顶,明白这一切还只是开胃小菜。温瑟尔热情洋溢,向我解释了鹦鹉嘴龙臀部其他许多特征,事无巨细,澈底澄清。


“现在,我们可以还原出泄殖腔的形态,还原出这样的两片阴唇,”温瑟尔说着,用手指做了一个V形。“泄殖腔外有色素沉着,有趣的是,如果为了预防微生物感染,那色素不应该沉着在泄殖腔开口附近(逻辑上是这样),所以色素沉着于此是为了求偶。


如若如此,那可真是旷古未有之奇观。恐龙会像狒狒那样向潜在伴侣展示臀部。鸟类是恐龙后代,这种情况在现代鸟类之中,真可谓铁树花开。“鸟类求偶时会使用大量视觉信号,”温瑟尔说,并解释说鸟类颜色视觉出众。这不同于大多数哺乳动物,只能看到两种颜色,鸟类可以看到三种颜色以及紫外线。“但鸟类羽毛完全遮盖住了泄殖腔,展示泄殖腔毫无意义。”同样,鳄鱼求偶更依赖于气味。


温瑟尔推测,恐龙的色觉系统可能和鸟类一样出色,没有羽毛的恐龙便会借此良机——“为什么不展示下泄殖腔呢?”


不幸的是,我们无法判断这只恐龙的性别,遑论性器官。这只恐龙交配方式可能有两种,其一便是“泄殖腔之吻”,两只恐龙将它泄殖腔靠在一起,雄性恐龙直接将精液射入雌性恐龙的泄殖腔,这与鸟类相去无几,其二便是鳄鱼常用的交配方式——使用阴茎交配。


由于缺乏进一步证据,可供研究的恐龙泄殖腔化石也稀数无几,距离尘埃落定,尚有漫漫长路。


这样,我们便不必再浪费更多笔墨赘述有关恐龙生殖器的研究了,将目光转向恐龙生殖的其他方面。恐龙有交配仪式吗?也许是雄性互相打斗,或者活蹦乱跳,吸引雌性?雄性和雌性看起来有什么不同吗?我们该如何分辨哪些特征是为了吸引异性呢?


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© Uproxx



性感背帆


乍一想,研究早已灭绝的动物如何交配,就像找寻它们的屁股一样,只是镜花水月,空中楼阁罢了。但伦敦大学玛丽女王学院(Queen Mary, University of London)进化生态学家罗伯·奈尔(Rob Knell)信誓旦旦,认为化石中必有蛛丝马迹。


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一些专家认为,棘龙的背帆仅作辅助游泳之用,但也有可能用来求爱。© Getty Images


奈尔说:“所以,恐龙身上有许多奇特之处,一些人称之为‘奇异结构’,这是恐龙魅力之一。剑龙的骨板,棘龙的背帆,三角龙和其他角龙身上的褶边和角,鸭嘴龙的头冠,这些都是增加异性吸引力的良方。”


几个世纪以来,科学家们一直在争论这些结构功能何在,比如认为鸭嘴龙是水生动物,头冠作呼吸用,真是异想天开。有时科学家脑洞大开,创造出的理论令人匪夷所思。人们在1900年首次发现了霸王龙骨骼化石,认为其它手臂太小,不属于这只恐龙,而是来自另一具骨骼。

(digitallibrary.amnh.org/handle/2246/1473)


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世界上保存最完好的结节龙(nodosaur)化石,内部仍然含有最初产生黑色素的细胞。龙骨形状表明结节龙是姜黄色的。© Wikimedia Commons/ケラトプスユウタ


但奈尔解释说,过去,古生物学家一直不愿承认这些色素是恐龙吸引或争夺配偶的工具,他们能猜到其目的何在,但无以证明,这种猜测称不上科学。


伦敦自然历史博物馆(Natural History Museum in London)古生物学高级研究员苏珊娜·梅德门特(Susannah Maidment)说:“剑龙背部的骨板或者鸭嘴龙的头冠起何作用,我们无从得知。”


进入现代科学领域。早在2012年,奈尔就怀鸿鹄之志,下决心研究这个问题。涉及交配问题时,恐龙的某些古怪特征与现存动物极其相似,有些特征也无法作他解,奈尔对此饶有兴趣。三角龙及其近亲面部长有角和褶边,比如鹦鹉龙,两颊侧面都长有独特的尖刺。掠食者双脊龙(Dilophosaurus)长有头冠,每只眼睛上方都有两个突出的脊线,有着梁龙(Diplodocus)般超长的脖子,以及后代鸟类所拥有的羽毛。


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掠食者双脊龙模型。© Sideshow Collectibles


虽然无法确定这些古怪结构的用途,但奈尔和一个国际科学家团队很快意识到,也许可以从现存生物身上找寻答案——只要知道去哪找。


一是性别二态性(sexual dimorphism),即一个物种雄性和雌性外观不同。两性之间,极少有截然不同的生活方式和生存策略,当两性特征不一时,通常是为让雄性能直接吸引雌性(如雄孔雀色彩鲜艳的羽毛斗篷)或相互竞争交配权(如雄鹿的角)


不幸的是,这似乎徒劳无益,尽管科学家们的确发现了个体化石之间有所差异,但仍不能区分雄性和雌性,亦无法判断这些化石是属不同性别,还是不同物种。


由此引出了下一特征。当某一特征仅出现在成熟个体,而不见于幼体或青少年个体,通常是出于性目的——譬如雄狮的鬃毛,人们认为雄狮以此展示魅力。然而,这一特征的确定过程也可能荆天棘地。


早在1942年,美国蒙大拿州出土了一个新头骨,惊世骇俗,这显然是源于某一恐怖掠食者,但与掠食之王雷克斯霸王龙相比,其体型较小,四肢较纤细。研究小组得出结论,这是一只霸王龙,霸王龙的新一分支,科学家经过几十年的争论,命名其为矮暴龙(Nanotyrannus)。随后几年里,科学家又发现了其他矮暴龙化石。


2020年,一团队对此深入研究,分析了两种矮暴龙的骨头,并意识到,矮暴龙和霸王龙绝非同一物种,相反,矮暴龙身体纤弱,处于青春期时暴毙而亡。事实上,人们认为这些幼年恐龙体态娇小,与成年恐龙截然不同,两者相去甚远。在史前食物链中,每种恐龙都有自己的一席之地。

(www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aax6250)
(cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/cjes-2020-0177)


许多恐龙在进化过程中已沧海桑田,霸王龙只是其中一种。


梅德门特说:“牛角龙(torosaurus)和三角龙之间存在很大争论。”这两种恐龙看起来相去无几,但前者头骨巨大,是头骨最大的陆地动物之一,头骨后长有头盾,头盾上有洞。后者头骨要短得多,头盾也更小,无洞。


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恐龙灭绝几百万年后,这些化石才埋没于梅塞尔坑,但可能会揭示恐龙交配之谜。© Alamy


梅德门特说,“这两种恐龙均生活在白垩纪末期的北美,有人认为牛角龙是一种十分古老的三角龙,有人却认为这是两个不同的物种。”梅德门特列举了一些其他变种,人们认为,这些都只是三角龙不同生命阶段。“人们认为这些个体属于不同物种,但实际上,它们可能只是三角龙个体遗传(发育)阶段,但这种观点广受非议。”

(journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0032623)


所以,依靠性特征辨别各种恐龙并不总是行之有效。车到山前必有路,我们可以给这些奇特结构建模,了解该结构的其他功能。


“我们能做的只有说:好吧,这与为这一目的而进化出的结构是相一致的,与为其他目的而进化出的结构是不一致的,”奈尔说。


三角龙的头冠便是一个例子。多年来,几代科学家都对此困惑不已,头冠可以保护脖子免受捕食者伤害,调节自身温度,甚至只是连接肌肉,更有力地挥动双角。

(www.jstor.org/stable/2407222)
(www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/02724634.1998.10011103)


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长期以来,人们认为三角龙以其头盾抵御捕食者,但或许,求爱才是主要目的。© Engoo


最近,有人提出,三角龙的头冠可能是用来辨别自己所属群体。因此,奈尔和同事展开深入调查,发现不同种类的三角龙头冠几乎毫无二致,认为这种想法实属闭门造车,文理不通,更合理的推测是,雄三角龙利用头冠吸引异性或许击退其他雄性,以获得交配权。

(royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspb.2018.0312)


有一些证据可证明这一点。研究人员2009年进行了一项研究,分析几头三角龙头骨损伤,均是与其他三角龙争斗所致。研究人员可能已经发现了古代性竞争的一些潜在特征。

(journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0004252)


但是,其他交配仪式又有何特征呢?雄性霸王龙真会像《史前星球》(Prehistoric Planet)制作人最近所说的那样,扭动小手臂,吸引雌性交配吗?肿头龙(pachycephalosaur)会用头撞击竞争对手,赢得交配权吗?雄性迅猛龙(velociraptor)建造阴凉之地吸引异性,难道只会用艳蓝的浆果装扮吗?


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© Science Nordic


奈尔相信事实基本无可争议。他指出,恐龙和鸟类之间有诸多相似之处,而鸟类只是继承了其有喙、无齿的性状。鸟恐龙(avian dinosaur)尤其如此,后续进化成了现代鸟类,例如迅猛龙,这种恐龙更像凶残的火鸡,而不是《侏罗纪公园》(Jurassic Park)中那些狡猾的掠食者。


“观察一下现代鸟类,你会发现各种鸟类形态各异,不同种类之间大相径庭。恐龙之间为何也大不相同呢?”奈尔说。“我们没有理由认为,恐龙繁衍过程中未将一些奇怪特征遗传给鸟类,所以,我认为,恐龙交配过程中的确会有一些古怪的行为。”


令人大跌眼镜的是,人们甚至发现了确凿证据,以兹证明。2016年,科学家们在科罗拉多州科考挖掘时,在岩石床中发现了一些形状怪诞的沟槽,与古代的水坑十分相似。


然而,随着调查进一步深入,人们发现了刮痕和三趾脚印,至今仍清晰可见,这无疑是霸王龙等掠食者所留,可追溯至白垩纪。这并非陆地表面偶然出现沟槽,而是恐龙之作,看起来放大版的鸵鸟脚印,如出一辙。


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© Youtube


雌鸵鸟是十分挑剔的爱侣。雄鸵鸟必须表演求偶舞蹈,清歌雅舞,雌鸵鸟才能进入交配状态。雄鸵鸟要进行一场赛跑,大幅挥动翅膀,展示挖掘技能,彰显自己在地面筑巢的能力。研究人员认为,1亿年前,留下这些刮痕和三趾脚印的恐龙很可能也做过类似的事。

(www.nature.com/articles/srep18952?dom=pscau&src=syn)


然而,奈尔认为,我们大概永远不会知道恐龙交配的细枝末节,即使是现存近亲物种,比如各种天堂鸟(birds of paradise),交配方式也迥然不同。他说:“如果你捕风捉影,妄加揣测,那必然是徒劳无益,无功而返。”


况且,近年来,我们研究恐龙,对恐龙生活我们洞若观火,或许在几年根本望尘莫及,谁又知道呢,也许几十年之后,我们会对恐龙的性方式了解甚多,没错,包括恐龙有什么样的生殖器。




文/Zaria Gorvett

译/Zhao Hang

校对/芝麻塞牙缝儿

原文/www.bbc.com/future/article/20220629-the-strange-search-for-dinosaur-genitals

本文基于创作共享协议(BY-NC),由Zhao Hang在利维坦发布

文章仅为作者观点,未必代表利维坦立场




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