科學(xué)大爆炸 恐龍為啥一生都在“長個(gè)兒”
上園熱河龍完整個(gè)體及脛、腓骨骨組織切片。
熱河龍從幼年到亞成年5個(gè)個(gè)體的脛骨切片。研究團(tuán)隊(duì)供圖
為什么像恐龍?jiān)趦?nèi)的爬行動物能夠終生生長，而哺乳動物和鳥類成年后便不再生長，這和遠(yuǎn)古時(shí)期恐龍生長發(fā)育模式又有何演化關(guān)聯(lián)？古生物學(xué)家從骨組織學(xué)角度對此有了最新解釋。
近日，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所徐星、趙祺聯(lián)合中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)韓鳳祿、美國喬治華盛頓大學(xué)約瑟夫·史蒂格勒在共同完成的上園熱河龍研究成果論文中，對這一問題作了相關(guān)論述，該論文已于前不久在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《古脊椎動物學(xué)雜志》。
研究認(rèn)為，現(xiàn)代大多數(shù)哺乳動物的骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：血管密度大，形態(tài)復(fù)雜，反映了早期快速生長，但是成年后在外側(cè)發(fā)育密集的生長休止線，這些是停止生長的標(biāo)志。
相應(yīng)地，現(xiàn)代的爬行動物如鱷魚、蜥蜴等骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)顯示了以下特點(diǎn)：血管少，形態(tài)單一，每年形成類似樹木年輪的生長(停滯)線，這些都表明爬行動物生長速率較慢，但卻一直生長，因?yàn)椴]有在外側(cè)形成類似于哺乳動物的外周休止線。
據(jù)徐星介紹，上園熱河龍成年體長1-2米，兩足行走，擅于奔跑。此次中美合作研究，對熱河龍5個(gè)大小不同的個(gè)體進(jìn)行骨組織學(xué)研究，從骨組織顯微結(jié)構(gòu)可以看出，熱河龍血管密集，形態(tài)多樣，顯示出較快的生長速率，顯著快于現(xiàn)代的蜥蜴和鱷類等爬行動物。
同時(shí)，上園熱河龍也有發(fā)育清晰的生長停滯線，骨齡估算表明，此次研究的上園熱河龍個(gè)體死亡時(shí)年齡在0-5歲，5件標(biāo)本可分為幼年早期、幼年晚期和亞成年期三個(gè)階段。
徐星說，除生長線，此次骨組織學(xué)研究還獲得了更多恐龍生理學(xué)成果——
首先，熱河龍幾歲能達(dá)到性成熟？
科研人員對現(xiàn)存的四足動物研究表明，它們在達(dá)到性成熟之后，生長速率會有一個(gè)明顯的下降。這種生長速率的變化會在骨組織學(xué)研究中表現(xiàn)出來，包括生長停滯線間距顯著變短，骨組織類型發(fā)生變化。
“這種變化在熱河龍骨組織結(jié)構(gòu)中也清晰地顯現(xiàn)出來，但結(jié)果表明，熱河龍性成熟的時(shí)間并不統(tǒng)一。”徐星和團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這和一些現(xiàn)存的爬行動物相似，比如一些蜥蜴，也表現(xiàn)出雌雄個(gè)體性成熟時(shí)間不同的現(xiàn)象。而在鱷魚中，雌雄達(dá)到性成熟是根據(jù)體型大小來定的，性成熟的時(shí)間也有一定的變化范圍。因此熱河龍的性成熟，可能和體型大小、兩性差異以及環(huán)境變化相關(guān)。
其次，熱河龍是否具有兩性差異？
科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在恐龍中區(qū)分兩性差異比較困難。現(xiàn)存的鳥類產(chǎn)卵前，會在體內(nèi)富集鈣元素，在產(chǎn)卵期雌性個(gè)體骨組織結(jié)構(gòu)中，有一層特有髓質(zhì)骨，因此，如果在骨組織切片中發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)，就能夠準(zhǔn)確地指示雌性個(gè)體，但熱河龍中并未發(fā)現(xiàn)。
還有沒有其他區(qū)分的辦法？徐星說，在現(xiàn)存的爬行動物中，人們發(fā)現(xiàn)一些類群在性成熟之前雌雄個(gè)體具有相同的生長速率，但之后，它們速率不同造成了個(gè)體大小的不同。
還有一種情況，在性成熟之前，雌雄個(gè)體生長速率不同，雌性顯著快于雄性或者相反。
“這次研究發(fā)現(xiàn)熱河龍生長很不規(guī)律，但能發(fā)現(xiàn)兩種情況，一種1歲前速率最快，之后是緩慢降低，另外一種情況是，前兩年快速生長，而后顯著變慢并出現(xiàn)板層骨。”徐星說。
科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這可能反映出兩性差異，但是由于樣本太少，也可能是不同個(gè)體生長差異的表現(xiàn)，還需要更多的樣本才能進(jìn)一步確定。
這一最新研究還提到，環(huán)境和動物的行為方式能夠直接影響爬行動物的生長速率，從而影響骨組織形態(tài)的變化。
徐星說，這次研究在最大的熱河龍個(gè)體中發(fā)現(xiàn)“長骨中部橫切片外側(cè)發(fā)育板層骨和密集的生長線”，表明該個(gè)體經(jīng)歷了長時(shí)間的生長緩慢甚至停滯，而最外側(cè)血管增多，表明生長有一定的復(fù)蘇。
如何去解釋這種現(xiàn)象？研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為一種情況是環(huán)境的變化，惡劣的環(huán)境可能會造成生長的停滯，而環(huán)境變好，食物充足的情況下，則可以繼續(xù)生長。
徐星說，恐龍的行為方式，對生長速率也有一定的影響，當(dāng)恐龍達(dá)到性成熟的時(shí)候，很多恐龍產(chǎn)蛋，并有照顧后代的行為，這對恐龍本身也是一種能量的消耗，也可能會造成生長的長期變慢和停滯。
科研團(tuán)隊(duì)指出，熱河龍的骨組織學(xué)能夠反映環(huán)境的變化甚至行為方式的改變，但如何去區(qū)分這種成因，還需要更多證據(jù)和后續(xù)研究的支持。
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國青年報(bào)